基于STM8L单片机的IrDA红外通讯设计

1、作品简介

最近发现立创商城上有个IrDA收发器出现！玩够了常见的WIFI、蓝牙、GPRS、2.4G nRF24L01电子器件和模块，笔者对IrDA还是没用过，决定尝尝鲜咯！因此，做了下面这个IrDA红外数据通讯设计。

实验板外形图：

PS： 这个实验板，因为电路较简单，笔者采用的是立创商城上，下单即可领取的“STM8L051+LT8920+ME6209的评估板模块（PCB空板）”进行改装的，该板的编号是：C94731。

什么是IrDA？ 顺此，先给大家简单介绍一下：

IrDA是红外数据组织（Infrared Data Association）的简称，目前广泛采用的IrDA红外连接技术就是由该组织提出的。到目前为止，全球采用IrDA技术的设备超过了5000万部。 IrDA已经制订出物理介质和协议层规格，以及2个支持IrDA标准的设备可以相互监测对方并交换数据。 初始的IrDA1.0标准制订了一个串行，半双工的同步系统，传输速率为2400bps到115200bps，传输范围1 m，传输半角度为15度到30度。最近IrDA扩展了其物理层规格使数据传输率提升到4Mbps。

IrDA数据协议由物理层，链路接入层和链路管理层三个基本层协议组成，另外，为满足各层上的应用的需要，IrDA栈支持IrLAP， IrLMP， IrIAS， IrIAP， IrLPT， IrCOMM，IrOBEX和IrLAN等。

需要特别指出的是：本实验只是IrDA物理层的通讯实验。

2、作品亮点

① 所选用的IrDA收发器TFBS4711是一个小体积的红外收发模组，尺寸6x3x1.9mm。

② 符合IrPHY1.2 标准，IrFM快速链接需求。

③ 通信速率：115.2kbs （SIR），支持双向、全半工的通讯链接。

④ 可实现的直线通讯距离：~1米。

⑤ 使用内置支持IrDA底层信号编码和解码的低功耗单片机STM8L051F3P6做主控。

⑥ 该IrDA模组耗电量极小，关断电流只有大概10nA。

⑦ 采用最常用的MicroUSB插座作为电源输入接口。

⑧ 本实验所用的IrDA通信具有功耗低、链接时间短、通信安全、无电磁干扰等优点！

3、硬件原理图描述

首先，我们先来这个实验电路的构架图：

其中，单片机驱动部分的原理图，可为多个部分，下面逐个介绍：

第一部分： 单片机主控部分

备注说明： 上图采用ST公司的低功耗单片机STM8L051F3P6进行设计，该单片机的PC5和PC6分别链接到IrDA收发器TFBS4711的TX和RX端口，而单片机的PB4用来控制TFBS4711的电源使能端，当PB4=0的时候，IrDA收发器才可正常工作，反之PB4=1，那么IrDA收发器关断，此时的耗电量极少噢！D1和D2是工作状态指示灯，分别连接到PC0、PC1。

第二部分：单片机外围部分

备注说明： 如上图所示，P2是SWIM接口，单片机STM8L051F3P6的程序，可通过ST-LINK/V2 开发工具对该芯片下载或仿真。而S1~S4是轻触按键，本实验电路，只焊接安装了S4按键，因为其它按键用不到。

第三部分：系统的供电电源部分

备注说明： 如上图所示，F1是可恢复保险丝（0.2A）， U3是3.3V的LDO。D3是电源指示灯。

第四部分：IrDA模组TFBS4711的相关简介

TFBS4711是一个小体积的红外收发模组，它支持半双工的IrDA红外通信，传输速率可达115 .2kbit/s（SIR）。 模组内部包含了一个PIN类型的光电二极管、一个红外发射管（IRED）和一个低功耗的CMOS控制芯片。它是为低功耗的IRDA标准而设计，直线通信高达至1米。支持低功耗模式，当SD引脚有效的时候，这个模组的电流消化才10nA左右。相比一般的无线电传输（蓝牙、WIFI、2.4G nRF24系列等等），红外传输具有无电磁干扰、通信距离短但安全性高、使用简单的特点，比如STM8或者STM32一般都集成了IrDA的硬件支持单元，结合使用TFBS4711即可快速建立起一个基于光技术的“无线”数据通信系统。

4、材料清单（BOM列表）

以下是这个电子制作的BOM列表，器件是在立创商城（http://www.szlcsc.com）中采购的，PCB板的制造在深圳嘉立创完成。

5、软件部分的描述

本实验的主控单片机stm8L051F3P6 使用IAR公司的编译器进行软件开发，结合ST官方网站可下载的stm8L函数驱动库，进行coding。软件实现的主要功能是，按键S4触发后，两块同样配置和固件的PCBA板之间进行数据信息的交换，驱动LED等等。如下是实验代码的关键片段：

5-1、单片机stm8L051F3P6的IrDA 初始化片段

5-2、主控程序片段

PS： 篇幅有限，该实验的完整软件、工程源码请参阅立创社区。

6、现场实验图

7、总结

相比一般的无线电传输（蓝牙、WIFI、2.4G nRF24系列等等），红外传输具有无电磁干扰、通信距离短但安全性高、使用简单的特点，STM8或者STM32一般都集成了IrDA的硬件支持单元，操作IrDA就像操作串口一样简单！结合使用IrDA器件TFBS4711即可快速建立起一个基于光技术的“无线”数据通信系统。后续，我们将通过光纤的引入，进一步来介绍TFBS4711的高级应用，比如可隔离数万伏高电压的远距离数据通信或完整的IrDA协议栈功能应用等。