38K载波调制通信与SIR通信共用一组红外收发电路的方法与流程

本发明涉及红外通信领域，特别是指一种38K载波调制通信与SIR通信共用一组红外收发电路的方法。

背景技术：

目前在智能水表行业，CJ/T188-2004《用户计量仪表数据传输技术条件》为行业通信标准协议，协议要求光电通信使用的是红外38K载波调制通信，但是38K载波调制通信用于数据传输时，最大波特率为9600，传输时间长，在传输大量数据时很容易通信失败。SIR是一种串行红外通信方式，波特率范围为9600～115200，传输速度快，成本低，很多MCU自带SIR功能，容易实现，但是不兼容CJ/T188-2004《用户计量仪表数据传输技术条件》协议要求光电通信要求，使得不能与已经兼容协议通信要求的设备进行通信。

在电路中同时设置38K载波调制红外收发电路与SIR红外收发电路，这样既可以使用SIR通信，又可以兼容协议中的通信要求。但是这样的电路有两组红外收发读头，操作人员使用时须区分38K载波通信与SIR通信的读头并进行操作，即使两组读头离的很近，也会影响通信的成功率；且这样的设计成本较高。

如果将38K载波调制通信与SIR通信整合在一组收发电路中，即可解决上述出现的问题。

技术实现要素：

本发明的技术方案是这样实现的：

38K载波调制通信与SIR通信共用一组红外收发电路的方法，包括一组红外收发电路，所述红外收发电路包括MCU，其中MCU的两组串口分别连接SIR通信的收发端与38K载波调制通信的收发端，所述MCU的输出引脚包括SIR发送引脚、38K信号发送引脚、38K载波输出引脚和38K软件解调输出引脚，所述SIR发送引脚和所述38K载波输出引脚分别连接二输入与非门的两个输入引脚，该二输入与非门输出引脚串联有红外发射管和第一限流电阻的一端，所述第一限流电阻另一端连接所述38K信号发送引脚；所述MCU的接收引脚包括SIR接收引脚、38K载波信号输入引脚和38K信号接收引脚，所述SIR接收引脚与所述38K载波信号输入引脚连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接有红外接收管和第二限流电阻，所述38K信号接收引脚连接所述38K载波软件解调输出引脚；

将MCU的相关引脚分别按38K载波调制通信模式和SIR通信模式配置，所述红外收发电路进行38K载波调制通信或SIR通信。

进一步的，所述38K载波调制通信模式配置方法具体为以下步骤：

所述SIR发送引脚输出高电平，所述38K载波输出引脚输出频率为38KHz的方波；38K载波调制通信对应的串口按标准中要求进行配置，所述SIR信号接收引脚配置为浮空输入，所述MCU实时检测所述滤波电路输出端的信号，进行软件解调，并由所述38K软件解调输出引脚输出到所述38K信号接收引脚。

进一步的，所述SIR通信模式配置方法具体为以下步骤：

所述38K信号发送引脚输出低电平，所述38K载波输出引脚输出高电平，SIR通信对应的串口按SIR通信方式进行配置，所述38K载波信号输入引脚设为浮空输入。

进一步的，38K载波调制通信的信号发射具体包括以下步骤：

按38K载波调制通信模式进行配置，所述38K载波输出引脚由所述MCU控制输出频率为38KHz方波信号，传输到所述二输入与非门输入端；所述38K信号发送引脚输出待调制信号，与38K方波信号经二输入与非门后，产生38K载波调制信号，所述38K载波调制信号经所述第一限流电阻后由红外发射管转化为红外光信号发送。

进一步的，38K载波调制通信的信号接收具体包括以下步骤：

按38K载波调制通信模式进行配置，所述红外接收管将红外光信号转化为电信号，转换后的电信号经所述滤波电路滤波后传输至所述38K载波信号输入引脚，所述MCU对滤波后的信号进行解调，将解调后的信号输出至所述38K软件解调输出引脚，由所述38K信号接收引脚对解调后的信号进行数据解析，完成通信。

进一步的，SIR通信的信号发射具体包括以下步骤：

按SIR通信模式进行配置，所述SIR发送引脚输出待调制信号，所述待调制信号经所述二输入与非门放大传输至所述红外发射管，所述红外发射管将电信号转换为光信号发送。

进一步的，SIR通信的信号接收具体包括以下步骤：

按SIR通信模式进行配置，所述红外接收管将红外光信号转化为电信号，转换后的电信号经滤波电路滤波后传输至所述SIR接收引脚，所述MCU对滤波后的信号进行数据解析，完成通信。

进一步的，所述38K载波调制通信对应串口的波特率小于9600。

进一步的，所述SIR通信对应串口的波特率范围为19200-115200，所述SIR信号是占空比为3/16的方波。

本发明的有益效果在于：通过对红外收发电路的引脚电平控制，使红外收发电路可以让串行数据经38K载波信号调制之后能够按照协议中红外通信部分的要求进行发送和接收，又可以采用SIR通信对串行数据进行发送和接收。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种38K载波调制通信与SIR通信共用一组红外收发电路的方法的电路原理图；

图2为38K载波调制通信的信号发射流程图；

图3为38K载波调制通信的信号软件解调流程图；

图4为38K载波调制通信的信号接收流程图；

图5为SIR通信的信号发射流程图；

图6为SIR通信的信号接收流程图；

图7为SIR通信的时序图；

图8为38K载波通信的时序图。

图1中，1-二输入与非门；2-红外发射管；3-红外接收管；4-第一限流电阻；5-第二限流电阻。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提出了一种38K载波调制通信与SIR通信共用一组红外收发电路的方法，红外收发电路包括MCU，其中MCU的两组串口分别连接SIR通信的收发端与38K载波调制通信的收发端，MCU与发送电路相关引脚包括SIR发送引脚(TX2)、38K信号发送引脚(TX1)、38K载波输出引脚(TIM1)和38K软件解调输出引脚(IO1)，SIR发送引脚和38K载波输出引脚分别连接二输入与非门1的两个输入引脚，该二输入与非门1输出引脚串联有红外发射管和第一限流电阻，第一限流电阻另一端接38K信号发送引脚TX1；MCU与接收电路相关引脚包括SIR接收引脚(RX2)，38K载波信号输入引脚(TIM2)，38K信号接收引脚(RX1)，SIR接收引脚(RX2)与38K载波信号输入引脚(TIM2)连接一滤波电路的输入端，滤波电路的输出端与红外接收管和第二限流电阻连接，红外接收管负极接电源，第二限流电阻另一端接地，38K信号接收引脚(RX1)连接38K软件解调输出引脚(IO1)，38K载波调制通信对应的串口称为UART1，SIR通信对应的串口称为UART2。将MCU的两组串口分别配置为38K载波调制通信模式和SIR通信模式，配置MCU的输出引脚的输出电平，所述红外收发电路进行38K载波调制通信或SIR通信。

MCU的IO口有一定要求，具体要求如下：

1.TX1与RX1为UART1的发送与接收脚，TX2与RX2为UART2串口的发送与接收脚，且UART2串口支持SIR通信功能，TX1与TX2均可作为普通IO口使用。

2.TIM1需要输出38K频率的方波并可以当作普通IO输出高低电平。

3.TIM2需支持下降沿捕获且可以设为浮空输入。

4.IO1为普通IO，可输出高低电平。

SIR发送引脚输出高电平，38K载波输出引脚输出频率为38KHz的方波；38K载波调制通信对应的串口按标准中要求进行配置，SIR信号接收引脚配置为浮空输入，MCU实时检测滤波电路的信号，进行软件解调，并由38K软件解调输出引脚输出到38K信号接收引脚，红外收发电路进行38K载波调制通信，此为38K载波调制通信模式配置方法；

38K信号发送引脚输出低电平，38K载波输出引脚输出高电平，SIR通信对应的串口按SIR通信方式进行配置，38K载波信号输入引脚设为浮空输入，红外收发电路将进行SIR通信，此为SIR通信模式配置方法。

38K载波调制通信的信号发射流程具体包括以下步骤：

按38K载波调制通信模式进行配置，38K载波输出引脚(TIM1)由MCU控制输出38K方波信号，传输到二输入与非门输入端。38K信号发送引脚(TX1)输出待调制信号，与38K方波信号经二输入与非门后，产生38K载波调制信号，38K载波调制信号经第一限流电阻后由红外发射管转化为红外光信号发送。

结合图1、图2和图8，38K载波通信的信号发射具体流程如下：将MCU的UART1按标准通信协议设置串口参数，将SIR发送引脚(TX2)设为高电平，波形见图8中的TX_SIR，判断是否需要发送数据，若否，则重复判断，若是，则由MCU内部的定时器产生38K方波，通过38K载波输出引脚(TIM1)输出，波形见图8中的38KOUT，将要发送的数据放入UART1发送寄存器，打开38K信号发送引脚(TX1)，即在38K信号发送引脚(TX1)上产生要发送数据的波形，波形见图8中的TX_38K。当要发送的数据发送完毕后，关闭38K载波输出引脚(TIM1)输出，将38K载波输出引脚(TIM1)设为高电平，波形见图8中的TX_38K和38KOUT。在数据发送的同时，38K方波与数据信号经二输入与非门进行调制，红外发射管发射调制后的38K信号，波形见图8中的IrDA_OUT。

结合图1、图4和图8，38K载波调制通信的信号接收流程具体包括以下步骤：

按38K载波调制通信模式进行配置，红外接收管将红外光信号转化为电信号，波形见图8中的IrDA_RX，转换后的电信号经滤波电路滤波后传输至MCU的38K载波信号输入引脚(TIM2)，波形见图8中的38K载波解调输入，MCU对滤波后的信号进行解调，将解调后的信号输出至38K软件解调输出引脚(IO1)，波形见图8中的RX_38K，MCU通过38K信号接收引脚(RX1)接收解调后的数据，由UART1对该数据进行数据解析。

结合图1、图3、图8，解调的流程具体包括以下步骤，将SIR接收引脚(RX2)设置为浮空输入，38K软件解调输出引脚(IO1)设为高电平，MCU判断38K载波信号输入引脚(TIM2)是否有下降沿，若是，则启动定时器，倒计时1/38000s(38K载波的一个周期)，计时结束前出现下降沿，则将38K软件解调输出引脚(IO1)设为低电平，给定时器赋初始值，倒计时1/38000s，判断倒计时结束前38K软件解调输出引脚(IO1)是否出现下降沿，若是，则重复给定时器赋初始值，若否，则将38K软件解调输出引脚(IO1)设置为高电平，重复判断RX_SIR引脚是否有下降沿。解调前与解调后的波形分别对应图8中的DEM_IN与RX_38K。

结合图1、图5、图7，SIR通信流程的信号发射流程具体包括以下步骤：

按SIR通信模式进行配置，MCU的SIR发送引脚(TX2)输出SIR信号，波形如图7的TX_SIR，SIR信号经二输入与非门放大传输至红外发射管，波形如图7的IrDA_OUT，红外发射管将电信号转换为红外光信号发送。

结合图1、图6、图7，SIR通信流程的信号接收流程具体包括以下步骤：

按SIR通信模式进行配置，红外接收管将红外光信号转化为电信号，波形如图7的IrDA_RX，转换后的电信号经滤波电路滤波后传输至MCU的SIR接收引脚(RX2)，波形如图7的RX_SIR，UART2对滤波后的信号DEM_OUT进行数据解析，完成通信。

38K串口波特率小于9600。

SIR串口波特率范围为19200-115200，SIR信号是占空比为3/16的方波。

MCU内有两个定时器，两个UART，且有一个支持SIR通信，光电发射管和光电接收管支持SIR通信。将SIR输出引脚设为IrDA模式，空闲时，SIR发送引脚为低电平，38K信号发送引脚为高电平。

本发明提供了一种红外38K载波调制通信与串行红外SIR使用同一组红外收发电路的设计方案，通过软硬件方式对电路的时序进行控制，使电路可以让串行数据经38K载波信号调制之后能够按照CJ/T188-2004《户用计量仪表数据传输技术条件》中红外通信部分的要求进行发送和接收，又可以让串行红外SIR进行数据的发送和接收。

设计方案具体包括：红外发送电路与发送电路软件配置，用于实现串行红外SIR与串行数据经38K载波调制并进行红外发送的工作。MCU解调程序与红外接收滤波电路配合，用于实现串行红外SIR与38K载波调制后的数据进行滤波解调，输出为MCU串口可直接识别的数字信号。

进行两种通信方式的切换时，对相应的引脚进行相应的输出电平的变化即可切换通信方式。红外发送电路中，SIR与38K载波调制通信各使用一组串口，按38K载波调制通信模式或SIR通信模式进行配置后，用38K载波调制通信所对应的串口或SIR通信所对应的串口写数据即使用38K载波调制通信或SIR通信方式进行发送。红外接收电路中，SIR信号由硬件直接转换为可直接读取的SIR信号，38K载波调制通信则需要进行MCU的软件解调，解调后的信号可由38K载波调制通信对应的串口直接读取数据。

将两台具有红外收发电路的器件配置为同一种红外通信方式，在有限的距离内，两台设备收发头对准。其中一台设备作为主机发送，另一台设备作为从机接收。主机通过对应串口写入数据，数据经主机发送电路由红外发射头发出。从机红外接收电路采集到红外信号，由从机红外接收电路进行滤波整形后(38K载波调制通信时需要MCU解调)传给MCU的串口，由串口接收数据。从机发送数据时，主机使用同样的方法进行接收。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。