基于DSP的紅外數(shù)字通信技術探究

趙興政

（山東省萊蕪市第四中學，萊蕪 271100）

1 紅外無線數(shù)字通信基本原理

1.1 內(nèi)涵分析

紅外輻射又可稱作紅外線，其波長通常在0.7到1000μm，而對應的頻率則是置于4×1014到3×1011Hz，而其則由可見光、無線電波以及紫外線等共同構成具備無線連續(xù)特點的電磁波譜。

1.2 紅外發(fā)射器

紅外通信通常借助峰值波長是900nm的普通形式的LED當成發(fā)射器，而LED則是由少部分載流子于p-n的結區(qū)進行注入，而后和半導體進行結合從而構成光源。

1.3 傳感器（探測器）

傳感器能夠?qū)⒓t外輻射向著電能進行轉換，其本質(zhì)是光敏器件，又可稱作紅外探測器。不論是探測系統(tǒng)還是通信系統(tǒng)均以其為關鍵部件，而該部件性能高低與系統(tǒng)功能聯(lián)系密切。探測器通常種類較多，整體包含兩類：光子探測器以及熱探測器。而前者又可分成外光電以及內(nèi)光電形式的探測器。其中內(nèi)光電形式的探測器可以分成光電導、光生伏特以及光磁電三類探測器。紅外通信一般借助PIN光電二極管展開通信，而該二極管便隸屬外光電探測器。當其光線輻射到表面材料時，因其入射光伴有的光子能量較大，因此可促使材料伴有的電子流出表面，進而向外進行電子的發(fā)射，從而構成光生電流。該類電流通常相應較快，但電子溢出必須依靠強大的光子能量，因此僅可在近紅外輻射等范圍應用。所以對于紅外通信來說，一般依靠850到950nm的近紅外光來充當傳播媒介。

1.4 IM/DD信道模型

紅外鏈路通常借助亮度調(diào)制（IM）來得到調(diào)節(jié)，而被調(diào)制的信號則一般是載波對應的瞬時功率。而降頻變換則依靠直接探測（DD）來實現(xiàn)，光電探測器伴有的電流以及瞬時功率通常呈現(xiàn)正比關系，也就是和電場平方成正比。

如圖1所示，接收到電場的大小以及相位均存有空間變化，若探測器相應尺寸小于入射波對應波長，則必會發(fā)生多徑衰減。而如果探測器面積為λ2平方的多倍，便會達成空間分集，進而可對多徑衰減等問題進行規(guī)避。

圖1 紅外鏈路對應的基帶線性系統(tǒng)外加噪聲模型

2 硬件平臺

該平臺將TI公司開發(fā)的TMS320VC5416芯片為硬件平臺的核心，該芯片具備3根獨立化的16位數(shù)據(jù)存儲器總線以及1根程序總線，其處理速度能夠達到每秒1.6×108。同時芯片內(nèi)對ROM內(nèi)部的啟動裝載程序加以屏蔽，并對向量表等進行了中斷處理。若系統(tǒng)上電，其BOOTLOADER便會以用戶代碼為導向由外部向著程序空間進行搬移。待復位之后，向量表便會被再次映射至程序空間涵蓋的任何一頁對應的開始處。而芯片內(nèi)存有的鎖相環(huán)時鐘可以輸出多達31種頻率的形式，從而可以于不工作時對CPU功耗進行把控。

3 傳感器模塊對應的調(diào)試試驗

3.1 傳感器對應的模塊調(diào)試

該調(diào)試試驗以CC/CCS為其開發(fā)環(huán)境，同時以標準TMS320為導向?qū)φ{(diào)試器接口實施交互式調(diào)節(jié)。

3.1.1 對管電路

傳感器對應的調(diào)試模塊主要是由人體模式的紅外傳感器以及人體對管構成。而對管電路則是由發(fā)射管以及接收管構成，其中發(fā)射管在用法方面和普通形式的LED用法相似，而接收管相應用法如圖2所示：

圖2 LED接收管用法

待接收到信號之后，此時輸出Vout=Vcc，若未能接受，那么Vcc則會為0。其中對管相應工作原理如下所示：

圖3 工作原理

3.1.2 人體紅外形式的傳感器電路

該傳感器主要從人體出發(fā)對其部分紅外線進行檢測，從而實現(xiàn)非接觸形式的遠距離檢測。其光譜范圍一般是1到10μm，而中心則是6μm，二者均是紅外波段。此外，其外部裝設了半球形狀的菲涅爾透鏡，可以對紅外線進行有效聚集，從而強化傳感器相應的靈敏度。通常傳感器電壓處在3到5V間，若人體處于感測區(qū)域，那么其接收頻率便會是0.1到8Hz的紅外信號。

3.2 基本測試

對于紅外對管來說，需要于INPUT端進行低電平的輸入，此時SEND以及RECEIVE兩個指示燈均會點亮。若用手于發(fā)射管以及接收管間進行遮擋，那么SEND燈會亮但RECEIVE燈則會滅掉。

而對于人體紅外模塊來說，若用手來接近傳感器，則會發(fā)現(xiàn)ALARM指示燈會處于閃爍狀態(tài)。

4 結束語

本文從紅外通信基礎出發(fā)，對其通信優(yōu)點進行探析。同時以紅外通信相關原理為導向，進行了基于DSP模式的紅外傳感試驗，同時借助DSP集成來對CCS軟件展開調(diào)試，并于最后針對模塊展開基本測試。該系統(tǒng)從軟、硬件兩層面出發(fā)針對性能指標展開調(diào)試，進而實現(xiàn)了以DSP為基礎的紅外數(shù)字通信技術。