基于DSP的紅外數字通信技術探究

趙興政

（山東省萊蕪市第四中學，萊蕪 271100）

1 紅外無線數字通信基本原理

1.1 內涵分析

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特點的電磁波譜。

1.2 紅外發射器

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

1.3 傳感器（探測器）

傳感器能夠將紅外輻射向著電能進行轉換，其本質是光敏器件，又可稱作紅外探測器。不論是探測系統還是通信系統均以其為關鍵部件，而該部件性能高低與系統功能聯系密切。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光電形式的探測器。其中內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制（IM）來得到調節，而被調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，光電探測器伴有的電流以及瞬時功率通常呈現正比關系，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避。

圖1 紅外鏈路對應的基帶線性系統外加噪聲模型

2 硬件平臺

該平臺將TI公司開發的TMS320VC5416芯片為硬件平臺的核心，該芯片具備3根獨立化的16位數據存儲器總線以及1根程序總線，其處理速度能夠達到每秒1.6×108。同時芯片內對ROM內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。而芯片內存有的鎖相環時鐘可以輸出多達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試試驗

3.1 傳感器對應的模塊調試

該調試試驗以CC/CCS為其開發環境，同時以標準TMS320為導向對調試器接口實施交互式調節。

3.1.1 對管電路

傳感器對應的調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射管以及接收管構成，其中發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對其部分紅外線進行檢測，從而實現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，則會發現ALARM指示燈會處于閃爍狀態。

4 結束語

本文從紅外通信基礎出發，對其通信優點進行探析。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軟件展開調試，并于最后針對模塊展開基本測試。該系統從軟、硬件兩層面出發針對性能指標展開調試，進而實現了以DSP為基礎的紅外數字通信技術。