嵌入式系統期末專題 -XSBASE270 - 紅外線應用 -

1. 嵌入式系統期末專題-XSBASE270-紅外線應用- • 指導老師:周志學 • 班級:四資工三A • 學生:黃文廷4970E019 • 溫盛浩4970E049 • 王建智4970E050

2. 嵌入式系統LINUX開發 • 目前Linux已廣泛應用於資訊家電、資料網路、工業控制、醫療衛生航空航太等眾多領域。在嵌入式領域，隨著價格低廉、結構輕巧的各種微處理器的產生為外部連接提供了穩定可靠的硬體架構，限制嵌入式系統發展的瓶頸就突顯在軟體方面。 • 　　目前對客製作業系統的大力支援，為原始碼開放的LINUX的推廣提供了廣闊的發展前景。對上層應用開發者而言，嵌入式系統需要的是一套高度精簡、介面友善、品質可靠、應用廣泛、易開發、多工，並且價格低廉的作業系統。

3. 嵌入式系統LINUX簡介 • Linux 正在嵌入式開發領域穩步發展。因為 Linux 使用 GPL，所以任何對將 Linux 自定成特定開發板或PDA、掌上機、可攜型設備感興趣的人，都可以從網際網路免費下載其核心和應用程式，並開始移植或開發。嵌入式Linux的發展比較迅速。NEC、Sony已經在銷售個人視訊設備錄影機等基於Linux的消費類電子產品，摩托羅拉則計畫在其未來的大多數手機上使用Linux，IBM也制定了在手持機上執行Linux的計畫。

4. 在嵌入式系統中使用LINUX優點缺點 • 雖然大多數 Linux 系統執行在 PC 平台上，但 Linux 也可以作為嵌入式系統的可靠主力。Linux 的安裝和管理比 UNIX 更加簡單靈活，這對於那些 UNIX 專家們來說又是一個優點，因為 Linux 中有許多命令和編輯介面跟傳統的 UNIX一樣。但是對於習慣於WINDOWS作業系統的人來說,需要記憶大量的命令及參數卻是一個缺點。隨著LINUX社團的不斷努力，linux的人機介面開發環境正在不斷完善。 • 　　在嵌入式系統上執行 Linux 的一個缺點是 Linux 體系提供即時性能需要新增即時軟體模組。而這些模組執行的核心空間正是作業系統實現調度策略、硬體中斷異常和執行程式的部分。由於這些即時軟體模組是在核心空間執行的，因此程式碼錯誤可能會破壞作業系統從而影響整個系統的可靠性。

5. 嵌入式系統在LINUX開發流程 • 建立開發環境，作業系統一般使用REDHAT－LINUX，版本7到9都可以，選擇自定安裝或全部安裝，透過網路下載對應的GCC交叉編譯器進行安裝（比如arm-linux-gcc、arm-uclibc-gcc），或者安裝設備廠商提供的交叉編譯器。 • 建立開機載入程式BOOTLOADER，從網路上下載一些開放原始碼的BOOTLOADER，如U-BOOT、BLOB、VIVI、LILO、ARM-BOOT、RED-BOOT等，根據自己硬體晶片進行移植修改。有些晶片沒有內建開機載入程式，比如三星的ARM7、ARM9系列晶片，這樣就需要自行開發目標板FLASH的燒寫程式，網路上有免費下載的在WINDOWS作業系統下透過JTAG並列埠簡易模擬器燒寫ARM週邊FLASH晶片的燒寫程式。

6. 有關於紅外線通訊應用實驗 • 我們的實驗目的就是了解紅外線的通訊原理和紅外線通訊協定的體系結構，在Linux下設定紅外線設備和進行紅外線通訊的方法。 • 使用紅外線通訊原理，瞭解紅外線通訊協定的結構框架Linux下設定紅外線設備實現紅外線模組和PC主機端進行通訊，並且可以收發檔案。

7. 實驗原理 • 紅外線線是波長在750nm至1mm之間的電磁波，其頻率高於微波而低於可見光，是一種人的眼眼看不到的光線。目前無線電波和微波已被廣泛應用在長距離的無線通訊中，但由於紅外線線的波長較短，對障礙物的衍射能力差，所以更適合應用在需要短距離無線通訊場合點對點的直接線資料傳輸。

8. 紅外線協定的基本結構 • 　　為了使各種設備能夠透過一個紅外線介面進行通訊，紅外線資料協定組織（Infrared Data Association，簡稱IRDA）發佈了一個關於紅外線的統一的軟硬體規範，也就是紅外線資料通訊標準。紅外線資料通訊標準包括基本協定和特定應用領域的協定兩類。類似於TCP-IP協定，它是一個分層結構，其結構形成一個堆疊

9. 物理層協定（Physical Layer） 制定了紅外線通訊硬體設計上的目標和要求，包　括紅外線的光特性、資料編碼、各種串列傳輸速率下框頁的包括格式等。為達到相容，硬體平台以及硬體介面設計必須符合紅外線協定制定的規範。 • 連接建立協定層（IrLAP）制定了底層連接建立的過程規範，描述了建立一個基本可靠連接的過程和要求。 • 連接管理協定層（IrLMP）制定了在單位IrLAP連接的基礎上複用多個服務和應用的規範。在IrLMP協定上層的協定都屬於特定應用領域的規範和協定。 • 流傳輸協定層（TingTP）在傳輸資料時進行流量控制。制定把資料進行拆分、重組、重傳等的機制。 • 物件交換協定層（OBEX）制定了檔案和其他資料物件傳輸時的資料格式。 • 類比串列埠層協定層（IrCOMM）允許已存在的使用串列埠通訊的應用像使用串列埠那樣使用紅外線進行通訊。 • IrDA無線區域網路通訊協定（IrLAN）允許透過紅外線區域網路喚醒筆記型電腦等移動設備，實際遠端搖控等功能。 • 整個紅外線協定堆疊雖然比較龐大複雜，但是可以透過對Linux核心簡單的設定完成，這也正是linux的強大之處。

10. 紅外線通訊在實驗平台中的實現方式 • XSBASE270處理器內部集成了快速紅外線通訊埠(簡稱FICP)，FICP為半雙工工作模式，通訊以4Mbps紅外線資料標準為基礎，並且使用4位元脈衝模式(簡稱4PPM)傳輸。具有一位元編碼/解碼位元，串並聯資料引擎，一個8位元寬度64深的發送FIFO和一個11位寬度64深的接收FIFO。 • 4PPM編碼可使資料傳輸達到4Mps的速度。下圖為對0b10110001二進制資料進行4PPM編碼的例子。4PPM把每兩位作為一個chip片段，一位元組的資料共八位元，可分為4個chip片段（如圖二所示），原始資料編碼後4個chip片段順序反轉。每一片段又可用4個timeslots來表示一個chip的4種狀態

11. 實驗步驟 • 執行應用程式： • [/mnt/yaffs] cd irda • [/mnt/yaffs/irda] ./irda.sh • 執行結果如下： • [root@Intel irda]#./irda.sh • init irda • pxa_ir: irda startup • pxa_ir: irda driver opened • 2、windows端驅動的安裝： • （1）連接紅外線模組，usb介面或者232介面均可。在本實驗的開發過程中，PC端使用的是水木行的IR650紅外線模組。 • （2）安裝驅動程式。控制面板/新增硬體/，安裝從列表選擇的硬體/紅外線線設備。指定驅動光碟中的IR650驅動位置即可。 • 3、發送文件：./irda.sh send • [/mnt/yaffs/irda]./irda.sh send irda.sh • 稍後，在PC主機端會出現對話方塊，如圖6.4.9：

12. 實驗步驟 • 選擇接收後，檔開始傳輸。傳輸完成的檔案儲存在桌面上。 • 4、接收PC端的文件： • [/mnt/yaffs/irda]./irda.sh resv • Send files to and receive files from win95 • Waiting for files • 在PC端，點選任務欄的紅外線 圖示，出現如下的對話方塊，選擇發送。