基于DSP的红外数字通信技术探究

赵兴政

（山东省莱芜市第四中学，莱芜 271100）

1 红外无线数字通信基本原理

1.1 内涵分析

红外辐射又可称作红外线，其波长通常在0.7到1000μm，而对应的频率则是置于4×1014到3×1011Hz，而其则由可见光、无线电波以及紫外线等共同构成具备无线连续特点的电磁波谱。

1.2 红外发射器

红外通信通常借助峰值波长是900nm的普通形式的LED当成发射器，而LED则是由少部分载流子于p-n的结区进行注入，而后和半导体进行结合从而构成光源。

1.3 传感器（探测器）

传感器能够将红外辐射向着电能进行转换，其本质是光敏器件，又可称作红外探测器。不论是探测系统还是通信系统均以其为关键部件，而该部件性能高低与系统功能联系密切。探测器通常种类较多，整体包含两类：光子探测器以及热探测器。而前者又可分成外光电以及内光电形式的探测器。其中内光电形式的探测器可以分成光电导、光生伏特以及光磁电三类探测器。红外通信一般借助PIN光电二极管展开通信，而该二极管便隶属外光电探测器。当其光线辐射到表面材料时，因其入射光伴有的光子能量较大，因此可促使材料伴有的电子流出表面，进而向外进行电子的发射，从而构成光生电流。该类电流通常相应较快，但电子溢出必须依靠强大的光子能量，因此仅可在近红外辐射等范围应用。所以对于红外通信来说，一般依靠850到950nm的近红外光来充当传播媒介。

1.4 IM/DD信道模型

红外链路通常借助亮度调制（IM）来得到调节，而被调制的信号则一般是载波对应的瞬时功率。而降频变换则依靠直接探测（DD）来实现，光电探测器伴有的电流以及瞬时功率通常呈现正比关系，也就是和电场平方成正比。

如图1所示，接收到电场的大小以及相位均存有空间变化，若探测器相应尺寸小于入射波对应波长，则必会发生多径衰减。而如果探测器面积为λ2平方的多倍，便会达成空间分集，进而可对多径衰减等问题进行规避。

图1 红外链路对应的基带线性系统外加噪声模型

2 硬件平台

该平台将TI公司开发的TMS320VC5416芯片为硬件平台的核心，该芯片具备3根独立化的16位数据存储器总线以及1根程序总线，其处理速度能够达到每秒1.6×108。同时芯片内对ROM内部的启动装载程序加以屏蔽，并对向量表等进行了中断处理。若系统上电，其BOOTLOADER便会以用户代码为导向由外部向着程序空间进行搬移。待复位之后，向量表便会被再次映射至程序空间涵盖的任何一页对应的开始处。而芯片内存有的锁相环时钟可以输出多达31种频率的形式，从而可以于不工作时对CPU功耗进行把控。

3 传感器模块对应的调试试验

3.1 传感器对应的模块调试

该调试试验以CC/CCS为其开发环境，同时以标准TMS320为导向对调试器接口实施交互式调节。

3.1.1 对管电路

传感器对应的调试模块主要是由人体模式的红外传感器以及人体对管构成。而对管电路则是由发射管以及接收管构成，其中发射管在用法方面和普通形式的LED用法相似，而接收管相应用法如图2所示：

图2 LED接收管用法

待接收到信号之后，此时输出Vout=Vcc，若未能接受，那么Vcc则会为0。其中对管相应工作原理如下所示：

图3 工作原理

3.1.2 人体红外形式的传感器电路

该传感器主要从人体出发对其部分红外线进行检测，从而实现非接触形式的远距离检测。其光谱范围一般是1到10μm，而中心则是6μm，二者均是红外波段。此外，其外部装设了半球形状的菲涅尔透镜，可以对红外线进行有效聚集，从而强化传感器相应的灵敏度。通常传感器电压处在3到5V间，若人体处于感测区域，那么其接收频率便会是0.1到8Hz的红外信号。

3.2 基本测试

对于红外对管来说，需要于INPUT端进行低电平的输入，此时SEND以及RECEIVE两个指示灯均会点亮。若用手于发射管以及接收管间进行遮挡，那么SEND灯会亮但RECEIVE灯则会灭掉。

而对于人体红外模块来说，若用手来接近传感器，则会发现ALARM指示灯会处于闪烁状态。

4 结束语

本文从红外通信基础出发，对其通信优点进行探析。同时以红外通信相关原理为导向，进行了基于DSP模式的红外传感试验，同时借助DSP集成来对CCS软件展开调试，并于最后针对模块展开基本测试。该系统从软、硬件两层面出发针对性能指标展开调试，进而实现了以DSP为基础的红外数字通信技术。