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基于80C196单片机的某红外预警设备控制系统的设计与实现

时间：2022-05-02 20:49:13 其他范文收藏本文下载本文

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篇1：基于80C196单片机的某红外预警设备控制系统的设计与实现

基于80C196单片机的某红外预警设备控制系统的设计与实现

红外预警设备是复杂的目标探测系统,其控制部分的实现相对较难,本文主要通过对某型红外预警系统主控电路软、硬件实现方法的介绍,详细说明了该系统控制部分的'总体设计,以期对防空兵发展新型光电探测设备提供有益的借鉴.

作者：何宝福李鹏 HE Bao-fu LI Peng 作者单位：防空兵指挥学院,河南,郑州,450052 刊名：电光与控制 ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL 年，卷(期)： 12(4) 分类号：V249.12 TN219 关键词：红外预警系统主控航迹处理

篇2：基于单片机的交通灯控制系统设计与实现

基于单片机的交通灯控制系统设计与实现

以AT89S51单片机为核心器件,设计了多功能交通灯控制系统.软件仿真和硬件实现的结果表明该系统具有红绿灯显示功能、时间倒计时显示功能、左转提示和紧急情况发生时手动控制等功能.

作者：王冬梅张建秋路敬�t WANG Dong-Mei ZHANG Jian-Qiu LU Jing-Yi 作者单位：大庆石油学院电气信息工程学院,黑龙江大庆,163318 刊名：佳木斯大学学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF JIAMUSI UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 27(1) 分类号：U491.5+1 关键词：单片机交通灯数码管

篇3：某航空发动机油泵调节器电动油门控制系统设计与实现

某航空发动机油泵调节器电动油门控制系统设计与实现

提出了一种某航空发动机油泵调节器电动油门控制系统的设计方案.介绍了电动油门控制系统工作原理和各组成部分的设计过程,给出了油门手柄角位移信号α与模拟电压信号Ux 的对应关系,分析了计算机控制系统控制步进电机工作的过程,通过步进电机与油泵调节器的联轴器设计实现了油门手柄对油泵调节器油门开度的'控制.试验证明:本文提出的电动油门控制系统的设计方案行之有效,它能有效地调节油门开度的大小,而且调节的精度较高.

作者：蔡开龙赵东运谢寿生 CAI Kai-long ZHAO Dong-yun XIE Shou-sheng 作者单位：空军工程大学,工程学院,陕西,西安,710038 刊名：空军工程大学学报（自然科学版） ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF AIR FORCE ENGINEERING UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 6(3) 分类号：V23 关键词：电动油门计算机控制系统油泵调节器步进电机

篇4：智能家居控制系统的设计与实现

智能家居控制系统的设计与实现

摘要：介绍了以PC（个人计算机）、MCU（单片机AT89C52）、双音多频编解码集成电路MT8880C、语音录放芯片ISD4004和无线数据收发芯片nRF401为核心，通过现有的电话网络终端或者互联网网络终端实现远程控制的智能家居系统，给出了该系统的电路原理和办硬件设计与实现方法。

关键词：远程控制双音多频网络通讯无线通讯家庭自动化

21世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。数字化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……；而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下鼠标，或者打一个简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。

1 系统的总体结构及工作过程(本网网收集整理)

智能家居系统由系统主机、系统分机、Internet服务器和网络接口等部分组成。其中系统主机通过服务器（个人计算机）连入Internet，并通过自己的PSTN?公用电话交换网?接口电路连入PSTN。其结构图如图1所示。主机与分机通过无线传输组成星形拓扑结构。系统主机通过本地无线传输网络同系统分机进行通讯、传输控制命令和反馈信息。

该系统正常工作时，用户可以通过Internet和PSTN两种网络进行访问，当通过Internet访问时，本系统可提供一个界面友好的终端软件，用户只需登陆到运行在家中的服务器即可对家中的设备进行远程控制；当通过PSTN访问时，本系统将为用户提供语音操作界面。其工作流程如图2所示。

2 系统的硬件构成

本系统的硬件主要有系统主机与系统分机两大部分。系统主机由单片机AT89C52和各种接口电路组成，如图3所示。系统分机由单片机AT89C52和各种接口电路、传感器单元电路、固态继电器控制电路组成，并由固态继电器控制具体设备，具体硬件组成框图如图4所示。

通过系统主机的各种接口电路可将主机CPU从繁忙的计算中解脱出来，以便把主要精力运用在控制和信息传递上。系统主机主要依照各个功能电路的输出结果进行逻辑判断和控制命令的输出。系统分机的各种接口电路和主机相似，只是根据设备的不同（传感器单元）有着细节上的变化。下面主要介绍系统主机的各种接口电路。

2．1 nRF401 无线数据传输电路

无线数据传输电路由Nordic公司的单片UHF无线数据收发芯片nRF401及其外围电路构成。nRF401采用FSK调制解调技术，其工作效率可达20kbit／s，且有两个频率通道供选择，并且支持低功耗和待机模式。它不用对数据进行曼彻斯特编码，其天线接口设计为差分天线，因而很容易用PCB来实现。

2．2 看门狗电路

看门狗电路由MAX813L及其外围元件组成。通常，在单片机的工作现场，可能有各种干扰源。这些干扰源可能导致程序跑飞、造成死机或者程序不能正常运行。如果不及时恢复或使系统复位，就容易造成损失。看门狗电路的作用就是在程序跑飞或者死机时，能有效地使系统复位以使系统恢复正常运转。因此，在程序中定期给P1．5送入看门狗信号，就可以保证在程序运行异常时，由MAX813L使单片机复位。

2．3 DS1307时钟接口电路

DS1307时钟芯片是美国DALLAS公司生产的I2C总线接口实时时钟芯片。DS1307可以独立于CPU工作，它不受晶振和电容等的`影响，并且计时准确，月积累误差一般小于10秒。此芯片还具有掉电时钟保护功能，可自动切换到后备电源供电。同时还具有闰年自动调整功能，可以产生秒、分、时、日、月、年等数据，并将其保存在具有掉电保护功能的时间寄存器内，以便CPU根据需要对其进行读出或写入。由于单片机AT89C52没有I2C总线接口，因此，要驱动DS1307，就必须采用单主机方式下的I2C总线虚拟技术。在此方式下，以单片机为主节点（主器件），主器件永远占有总线而不出现总线竞争，且可以用两根I／O口线来虚拟I2C总线接口。I2C总

线上的主器件（单片机）可在时钟线（SDL）上产生时钟脉冲，在数据线（SDA）上产生寻址信号、开始条件、停止条件以及建立数据传输的器件。任何被选中的器件都将被主器件看成是从器件。在这里，DS1307作为I2C总线的从器件。I2C总线为同步串行数据传输总线，其内部为双向传输电路，端口输出为开漏结构，因此，需加上拉电阻。

2．4 MT8880C双音频编解码电路

由于单片机是通过MT8880C芯片得到PSTN网络的双音频信号解码输出，也就是说，单片机可以识别来自PSTN网络的控制信号，用户可以根据系统的语音提示进行按键选择以实现用户身份的识别与远程控制。因此，利用MT8880C的双音频编码功能，系统可以在紧急时刻将用户预置的紧急电话打到PSTN网络，从而把损失减少到最低。

2．5 ISD4004语音录放电路

ISD4004是美国ISD公司生产的一种语音录放芯片。它可录制8～16分钟的语音信号。该芯片可提供SPI标准接口和单片机进行接口，其语音的录放控制均通过单片机来实现。该芯片的一个最大特点是可以按地址编程录放，因而可由ISD4004和单片机编程控制来构成本系统与PSTN网络用户的语音平台。由于ISD4004的INT和RAC脚输出为开漏结构，因此需要加上拉电阻。

2．6 MAX202串行通讯电路

通讯电路可由串行通讯专用芯片MAX202组成，通过此电路可以方便地与PC机进行串行通讯。

2．7 铃流检测与摘挂机控制电路

当系统被呼叫时，电话交换机发出铃流信号。振铃为25±3V的正弦波，失真小于10％，电压有效值为90±15V。振铃信号以5秒为周期，即1秒送，4秒断。由于振铃信号电压比较高，所以先要通过高压稳压二极管进行降压，然后输入至光耦。再经光耦隔离转换后，从光耦输出时通时断的正弦波，最后经RC回路进行滤波以输出标准的方波。该方波信号可以直接输出至单片机的定时器1进行计数，以实现对铃流的检测。

由于程控电话交换机在电话摘机时电话线回路电流会突然变大（约30mA），因此，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机的P1．7来控制一个固态继电器，固态继电器的控制端应连接一个大约300Ω的电阻后再接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。

3 系统软件编制

本系统软件主要由系统主机和系统分机的C51程序和系统与Internet网络通讯程序组成。

3．1 系统主机程序的编制

系统主机程序主要用于实现系统的总体功能。包括无线数据传输程序、看门狗程序、时间戳程序、双音频编解码程序、语音录放程序、串行通讯程序、铃流检测与摘挂机控制程序、系统初始化程序、意外事件处理程序等。程序编制以消息驱动为主导思想。消息由计数器中断1、外部中断0和串行中断产生，在中断服务程序中，应将相应的状态位置位，而在消息循环中则应按相应的状态位调用功能函数，然后由功能函数将相应的状态位清0并完成所需功能，并最后返回到消息循环中。其程序流程如图5所示。该系统的分机程序和主机类似，故此不再详述。

3．2 系统与Internet网络通讯程序的编制

这部分通讯程序分为服务器和客户端两个程序，主要通过Internet网络完成用户的控制功能。

服务器程序主要完成客户端与系统主机通讯的中转，即将客户端发来的控制或者查询命令翻译成系统主机能识别的格式，或者将系统主机收到的报警等信息上传到客户端。服务器程序使用Socket与客户端进行Internet通讯。

客户端程序是运行在远端用户的控制界面，主要用于完成家居内状态的显示以及对家居内电器的远程控制，同时使客户端直接连接到服务器。

4 结论

本系统充分利用了现有的网络资源。通过在实际电话网络和Internet网络中的试运行证明：该系统能够达到设计初期的各项要求。相信将在信息家电、智能小区等方面得到广泛应用。

篇5：无线通信控制系统设计与实现论文

无线通信控制系统设计与实现论文

摘要：本文针海上无线通信电台通信距离过短、电台覆盖范围较小的问题，设计了一套无线通信控制系统，通过IP网络将远端无线电台设备连接至通信中心枢纽，进而扩大海上无线通信覆盖范围，有效解决了单部电台通信距离受限的问题，并且实现了电台之间互为备份，提高了海上超短波通信的可靠性。

关键词：无线电台；远程控制；IP网络

超短波通信利用视距传播方式，比短波天波传输稳定性高，受季节和天气变化的影响小，通常为调频的调制方式，信噪比比较高，通信质量也优于短波电台，因此超短波电台是海上与岸站通信的主要手段。但是超短波电台存在通信距离较近等问题，在实际使用中，由于干扰等因素的存在，使得通信距离大大缩短，实际使用中通信距离经常会小于50公里。在海上通信中，由于船只分布比较分散，船载电台与岸端电台距离会比较远，从而造成无法正常通信的问题。通过在沿海高地间隔一定距离布设无线电台的方式，可以扩大无线电信号的覆盖范围，便于海上面分散船只进行指挥，同时电台之间互为备份，可以增加海上超短波通信的可靠性。通过远程控制的方式操作电台设备，可以使得岸站通信枢纽不用随着电台的位置而变换。

1系统网络结构及设备组成

调度台布设在岸站通信枢纽，远端机布设在远端电台位置，调度台通过远端机来对远端电台进行控制，实现对电台的远程控制。系统可实现中心设备与调度台、远端机的联网，中心设备可以支持管理多个调度台、远端机；中心设备与调度台、远端机之间通过以太网互联，构成海上无线通信控制系统，如图1所示。图1系统网络结构整个系统组成包含中心设备和用户设备，中心设备包含：综合控制中心、网络交换机、网管；用户设备包含：调度台、远端机、超短波电台。设备组成见图2。

2系统工作原理

系统工作流程如下：调度台通过IP接入网络，话音信息经模数转换芯片转为数字信号，ARM将语音信息送至网口芯片转为IP包，交换中心根据网管具体配置信息对路由链路及设备状态进行查询，从而进行语音包的转发。其中交换中心的核心部分为主控程序，主控程序负责调度台、远端机、系统交换机的集中管理，对设备入网状况、设备参数配置、设备协议交互、网管信息配置进行统计，根据具体情况进行路由的建立与断开和协调管理。从交换中心转发出来的语音包送到远端通过IP连接的远端机，远端机将IP包信息进行话音与控制信令的转换，控制与远端机连接的电台，电台将语音通过无线信号发送到相应船只，从而实现通信枢纽到船只的信息通信。系统可以接入多路调度台和多路远端机，可进行一对多、多对多、一对一等多种模式的通话。收通路处理流程相反。系统媒体流及控制指令处理流程见图3。

2.1综合控制中心工作原理

综合控制中心是系统的核心功能设备，对外提供连接调度台、远端机、本地网管的所有接口功能，对内提供中心设备所有其它功能设备的互联接口。由主控板与交换板组成，主控板管理本中心设备内用户数据库，实现所有业务的汇接交换；执行与调度台、远端机数据通信协议，登记、修改网内所有设备数据信息；交换板提供内部所有单板间的IP数据交换及对外的以太网接口。

2.2调度台工作原理

调度台为通信枢纽人机交互的主要设备，采用电话机模式。调度台内部主要包括转换板与主控板，转换板负责将平衡语音数据与控制信令转换为IP数据包。主控板主要管理显示屏的显示、指示灯控制、响应键盘操作等。调度台原理框图如图4所示。

2.3远端机工作原理

远端机为系统与电台沟通的桥梁，远端机从IP口接收到数据后，通过ARM/DSP将数据包发送至FPGA，FPGA将接收到的数据包发送至主控板，主控板将接收到的信号进行分流，语音信息发送至FPGA进行语音合并，电台控制信息送至MCU进行解析。MCU将控制信息转换成电台所能识别的远控指令发送至电台遥控口，FPGA则将收到的`Frame信息解析成相应的PTT、BUSY、语音包等进行收发控制与语音的转发。

3网管终端

网管终端软件提供图形可视化界面方便对系统进行管理配置操作，主要管理交换中心的参数信息，通过网管软件即可完成系统配置、远端机所控电台的类型切换及电台的参数更改等一系列配置。软件对配置数据、历史告警信息、用户管理等多种信息可长期保存，并提供可视化的管理界面。采用功能模块化设计，便于以后功能增加，提供更多可视化的管理操作，提升海上无线通信控制系统的管理和使用效率。

4结束语

本文基于海上远程控制的需求，设计了海上无线通信控制系统，详细描述了系统的组成与工作原理，充分利用了电台技术与互联网技术各自的优势，不仅可以拓展无线电台的通信范围，而且可以对电台进行远程控制。该系统已经应用于实践中，效果达到了设计要求。系统的扩展能力较好，并且通过简单的改造，可以适用于其它类型电台设备的远程控制，具有广泛的应用价值。

参考文献：

[1]何君，徐益平，陈雪丽.基于ARM9的无线电台网络控制系统的设计与研究[J].仪器仪表学报，.

[2]苏锦海，张传富.军事信息系统[M].北京:电子工业出版社，.

[3]石琼，寝室刚，刘宗瑶.基于局域网的军用电台远程通信及控制系统[J].计算机系统应用，.

篇6：智能家居控制系统的设计与实现

智能家居控制系统的设计与实现

关键词：远程控制双音多频网络通讯无线通讯家庭自动化

21世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。数字化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的'任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……；而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下鼠标，或者打一个简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。

1 系统的总体结构及工作过程

2 系统的硬件构成

2．1 nRF401 无线数据传输电路

无线数据传输电路由Nordic公司的单片UHF无线数据收发芯片nRF401及其外围电路构成。nRF401采用FSK调制解调技术，其工作效率可达20kbit／s，且有两个频率通道供选择，并且支持低功耗和待机模式。它不用对数据进行曼彻斯特编码，其天线接口设计为差分天线，因而很容易用PCB来实现

[1] [2] [3]

篇7：基于MCF5235无人机飞行控制系统设计与实现

基于MCF5235无人机飞行控制系统设计与实现

为了满足无人机飞行控制系统向高精度和小型化方向发展的需要,以高性能的32位微处理器McF5235为核心,搭建了高性能的数字式无人机飞行控制系统;并根据无人机飞行控制系统的控制原理和控制策略,进行了飞行控制软件的功能模块和任务划分,着重分析了嵌入式Linux实时操作系统下主函数的任务调度机制.MCF5235以它的`高集成度、低功耗和强大的处理能力提高了系统的可靠性,减少了系统的体积;尤其是嵌入式Linux的使用,进一步提高了系统的可靠性,增强了系统的实时性.

作者：刘波何清华邹湘伏贺继林 Liu Bo He Qinghua Zou Xiangfu He Jilin 作者单位：中南大学机电工程学院,长沙,410083 刊名：航天控制 ISTIC PKU英文刊名：AEROSPACE CONTROL 年，卷(期)： 25(3) 分类号：V249.1 关键词：MCF5235 无人机飞行控制系统嵌入式Linux

篇8：某巡航式飞行器控制系统设计与仿真

某巡航式飞行器控制系统设计与仿真

在详细分析某巡航式飞行器运动模型的`基础上,论述了采用经典控制理论设计该飞行器控制系统的方法,并在考虑限幅、延迟等非线性环节的基础上,进一步对控制系统参数进行了仿真分析.通过部分仿真结果曲线可以看出,控制系统结构和参数合理,可以满足该飞行器控制的总体性能要求.同时,可以为控制系统的半实物仿真及实际飞行提供更为可信的参考数据及曲线.

作者：廖瑛王京作者单位：国防科技大学航天与材料工程学院, 刊名：国防科技大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF NATIONAL UNIVERSITY OF DEFENSE TECHNOLOGY 年，卷(期)： 23(6) 分类号：V488.4+1 关键词：巡航飞行控制系统设计计算机仿真

篇9：高速红外VFIR控制器的设计与实现

由于PCI总线规定了严格的电气特性，开发PCI总线的应用具有很大难度，因此使用AMCC（Applied Micro Corporation）公司推出的PCI接口控制器S5933实现红外控制器PCI总线接口规范[5]。甚高速红外VFIR控制器原理框图如图1所示。选用Altera公司的FLEX10K系列现场可编程门阵列器件实现S5933与红外TX/RXFIFO、寄存器的传输控制和逻辑时序以及红外接口控制逻辑和红外收发器接口功能模块（CRC校验、编解码以及串/并转换）。甚高速红外VFIR控制器工作原理如下：首先由AMCC S5933外部非易失性串行EEPROM AT24C02下载PCI配置空间，然后主机通过直通（PassThru）寄存器数据访问方式向红外接口控制寄存器写控制命令[3]。红外接口控制逻辑根据控制命令发出控制信号，使整个红外控制器处于准备状态。当上层协议发出数据发送事件时，红外接口控制逻辑发出消息，通知主机启动S5933总线主控读操作，把上层数据写到外部红外TXFIFO数据缓冲器；同时红外接口控制逻辑根据TXFIFO状态把TXFIFO的数据发送到红外收发器接口，进行锁存、并/串转换、CRC校验和编码，最后通过VFIR收发器发送数据。同理VFIR收发器接收到的数据经过译码、CRC校验、串/并转换和锁存，写入RXFIFO数据缓冲器。

红外接口控制逻辑触发上层协议发出数据接收事件接收数据，主机启动S5933总线主控写操作向上层协议递交数据，数据传输完成上层协议发回消息，通知数据接收完成。下面重点分析S5933与红外TX/RXFIFO、红外寄存器组访问控制逻辑以及红外接口控制逻辑和红外接发器接口功能。

2.1 红外TX/RXFIFO与红外控制寄存器组控制逻辑

AMCC S5933支持3个物理总线接口：PCI总线接口、扩充总线接口和非易失性EEPROM总线接口。非易失性EEPROM用于映射PCI的配置空间及设备BIOS的初始化；扩充总线可以与外设设备互连。主机和外设之间可以利用S5933的邮箱寄存器、FIFO寄存器、直通寄存器（Pass-Thru）数据传输方式双向传输数据。

红外寄存器组包括红外接口控制寄存器和状态寄存器。本文中甚高速红外控制利用S5933直通寄存器单周期数据传送向红外接口控制寄存器写控制字，由Pass-Thru逻辑控制电路把地址和数据分离开，直通地址寄存器（APTA）经374锁存并译码，选通红外接口控制寄存器，同时把直通数据寄存器（PTDA）的低字写入红外控制器；该接口控制寄存器的数据宽度为16位，包括红外控制器始能、工作模式（UART、SIR、MIR、FIR、VFIR）的设置，接收或发送数据的选择以及满足SIR模式下多波特率的分频数。红外接口控制寄存器结构定义如图2。

同理使用直通寄存器方式获取红外接口状态寄存器的状态。红外接口状态寄存器结构定义如图3。

为满足高速数据传输，利用S5933 FIFO寄存器总线主控方式下的同步猝发（Burst）操作（DMA传送）完成主机与红外TX/RXFIFO的数据传输。PCI接口首先初始化S5933作为总线主控设备，然后由PCI接口向主控读/写地址寄存器（MRAR/MWAR）写入要访问的PCI存储空间地址，向主控读/写计数器（MRTC/MWTC）写入要传输的字节数。S5933提供了4个专用引脚RDFIFO#、WRFIFO#、RDEMPY#和WREULL#控制内部FIFO与外部FIFO的数据传输接口逻辑。接收/发送FIFO的数据宽度都是32位，分别由4片8位数据总线的IDT72220 FFO数据位扩展实现。该FIFO既为PCI接口提供数据缓冲，又为红外收发器接口提供访问数据。S5933与红外TX/RXFIFO、红外寄存器组的数据访问控制逻辑如图4。

2.2 红外接口控制逻辑

根据红外接口控制寄存器控制字，红外接口控制逻辑实现外部RX/TXFIFO与红外收发器接口之间的数据传输和逻辑时序。它的工作原理如下：根据控制字，首先启动红外收发器接口CRC校验、编解码器和可编程时钟（RX/TXFIFO读/写时钟RCLK、WCLK和编解码时钟fclock），然后根据控制字的`TX/RX位决定是接收还是发送数据。发送数据时，TXFIFO缓冲器不为空，TXFIFO的EF信号就触发红外接口控制逻辑发TXFIFO读操作信号ENR#，读取TXFIFO的数据（数据宽度32位）传给红外收发器接口进行CRC校验、编码以及并/串转换。同理当甚高速红外控制器接收数据时，红外收发器接收到的数据经过译码、串/并转换（数据宽度32位），然后触发红外接口控制逻辑发出红外接收FIFO的写操作信号ENW#，把接收数据写入红外接收FIFO。当RXFIFO写满后，触发控制逻辑发出S5933 FIFO写信号WRFIFO#，上层协议启动PCI接口初始化S5933为同步主控写操作实现红外接收FIFO到主机内存的数据传畀。另外红外接口逻辑还实现红外接口状态寄存器状态的配置，以方便上层协议了解红外控制器工作状态。

2.3 红外收发器接口

红外收发器接口的设计与实现是红外控制器成功的关键。该接口需要实现各种工作模式（SIR、MIR、FIR、VFIR）的编解码器和硬件CRC校验、设计比较复杂。编码器前、译码器后，数据都要进行硬件CRC校验实现差错控制。SIR模式采用RZI（归零反转）编码，信号为高电平，调制为低电平；信号为低电平，调制为高电平脉冲，最大脉冲宽度是位周期的3/16。MIR模式也采用RZI（归零反转）编码，但最大脉冲宽度是位周期的1/4。FIR模式采用4PPM（脉冲位置调制）调制，它的原理是被编码的二进制数据流每两位组合成一个数据码元组（DBP），其占用时间Dt=500ns，再将该数据码元组（DBP）分为4个125ns的时隙（chip），根据码元组的状态，在不同的时隙放置单脉冲。由于PPM通信依赖信号光脉冲在时间上的位置传输信息，所以解调时先保证收发双方时隙同步、帧同步，然后根据脉冲在500ns周期中的位置解调出发送数据。考虑到红外收发器通信距离突然变化引发脉冲宽度扩展，发生码间干扰，导致译码出错，因此根据Hiroshi Uno提出的新算法[7]简化4PPM译码过程，并通过实验验证该算法比最大似然译码算法结构更简单，功耗更低，而且更容易实现。

VFIR模式采用HHH（1，13）编解码技术。编码器原理：为了正确实现编码，要求在计算内部码字C=(c1,c2,c3)之前，在nT(T表示一个chip时间)时刻到达编码器输入端的输入数据码元组d=(d1,d2)经过3个编码周期（每个编码周期是3T）的延时后进行逻辑计算，得到下一状态矢量值N=(s1,s2,s3)，即与输入数据有关的N出现在（n+9T）时刻；再经过一个编码周期，即（n+12T）时刻，状态N赋给内部状态矢量S=(s1,s2,s3)，同时计算与输入数据码元组d=(d1,d2)有关的内部码字矢量C=(c1,c2,c3)，再经过一个编码周期，内部码字C赋给输出码字矢量Y=(y1,y2,y3)。由此可见16Mbps的数据速率经过编码器变为24Mchip/s编码速率，整个编码过程延时5个编码周期即15个chip。注意编码器初始状态S应设置为（1，0，0）。译码器原理：输入数据R

=(r1,r2,r3)经过锁存器延时得到矢量Y4=(y10,y11,y12)，对Y4进行不同的延时得到Y3、Y2及Y1。这里矢量Yi是Y4的4-I次延时（由锁存器实现延时）；对Y4进行或非运算得到Zd，再将Zd进行不同的延时得到Zc和Zb。这里Zc、Zb、Zd是变量，然后将Y4、Y3、Y2、Y1、Zb、Zc、Zd进行逻辑运算、延时分别得到矢量X1=(x1,x2)、X2=(x3,x4)、X3=(x5,x6)；最后将x1、x2经过锁存器得到译码器输出矢量值U=(u1,u2)。整个译码过程延时4个周期即12个chip。可见HHH（1,13）编译码电路比较简单，利用FPGA基于门级描述即可实现，但必须注意锁存器时钟fclock=1/3fchip。VFIR模式增加线性反馈移位寄存器（LFSR）实现加扰和解扰功能提高系统性能，减少误码。

图4 S5933与红外接收/发送FIFO，红外寄存器组数据访问控制逻辑图

篇10：高速红外VFIR控制器的设计与实现

控制器软件主要分为三部分：系统初始化部分、接收部分、发送部分。系统初始化首先调用BIOS 1Ah中断功能获取设备PCI总线号、功能号、内存、I/O空间基地址和空间大小以及中断号，然后通过直通（Pass-Thrn）方式写控制命令初始化红外控制器，选择控制器接收或发送数据，设置控制器工作模式和波特率分频数并允许控制器工作。红外控制器具有收发双向数据传输能力。编程时将S5933FIFO设置成由PCI接口初始化为同步主控方式，支持突发传输（DMA）；然后根据控制器收/发位判断PCI总线主控读还是主控写操作。程序采用中断控制，主程序调用set_up_pci_busmaster()初始化主控操作，该函数不仅装载访问内存实际地址和传输字节数，而且还要允许读/写传输字节数到零中断。红外控制器初始化完成后，系统等待中断。中断服务处理程序读取S5933中断状态/控制寄存器INTCSR判断中断源，并清除中断标志；读取CRC校验状态位，判断接收数据是否正确。发送数据时，中断服务处理程序还要检测红外发送FIFO状态位是否为1（1表示FIFO为空），不为1置发送不为发空标志tx_not_empty=1，主程序继续等待，直到TXFIFO数据为空；同理接收数据也需要检测红外接口状态寄存器的红色接收FIFO状态位是否为1（测试位为1表示FIFO为空）。这样可保证接收和发送FIFO的数据完全被取走。编写的应用程序使用Turbo C2.0调试通过。

PCI总线已经成为当今电脑的主流总线，为此根据红外串行物理层规范IRDA-1.4设计基本PCI总线的甚高速红外VFIR控制器。使用AMCC公司PCI总线专用控制器外加部分接口控制电路实现VFIR控制器硬件设计，缩短开发周期、提高效率、节约成本。目前正在使用VtoolsD开发虚拟驱动程序，解决系统如何分配红外控制器配置资源、如何访问硬件设备、如何处理硬件中断和总线主控DMA操作以及VXD和应用程序之间的通信。另外国外已有公司推出VFIR红外控制器专用芯片，如MKNET公司的MK7100。

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