Conectando Sistemas Embarcados

Prof. Eduardo Augusto Bezerra 

Faculdade de Informática, PUC-RS

Porto Alegre, Março de 2004

http://www.inf.pucrs.br/~eduardob/

5.b. Comunicação Sem Fio: IrDA

·        O padrão para comunicação via infra-vermelho foi definido em 1993 por um grupo com cerca de 120 integrantes auto-denominado InfraredDevelopers Association (IrDA).

·        O objetivo inicial era a definição de um padrão para conectar notebooks a desktops sem a necessidade de cabos. Rapidamente o padrão passou a ser utilizado por diversos fabricantes para a conexão de notebooks a periféricos tais como impressoras, mice, teclados e modems (em telefones celulares, por exemplo).

·        A primeira versão foi totalmente baseada no padrão RS-232C, apenas substituindo os cabos por uma interface optica. As velocidades de comunicação são as mesmas, variando de 2.400 a 115.200 bits por segundo.

·        Comparando com a tecnologia de radio, tambem utilizada para conexão wireless, infra-vermelho necessita menos espaco pois utiliza apenas um LED no lugar de uma antena (que tambem possui um preco bem mais elevado). Projetos com infravermelho nao causam interferencias em radios, televisões, marca-passos e dispositivos avionicos.

·        Uma desvantagem seria a faixa de infra-vermelho que e mais limitada que a do radio, por exemplo, e restrita a apenas um angulo reto visual entre os dois dispositivos.  A separação máxima entre dispositivos precisa ser em torno de 1 metro, com algumas implementações podendo chegar a 2 metros de distancia. Essa restrição pode se tornar uma vantagem em projetos onde seguranca e privacidade dos dados são caracteristicas importantes.

·        A luz infra-vermelha e basicamente radiação eletromagnetica invisivel, pois  possui um comprimento de onda mais longo que o da luz visivel. A visão humana consegue ver luz com comprimento de onda entre 400 angstroms (violeta intenso) e 700 angstroms (vermelho escuro). Radiação infra-vermelho vai de 700 angstroms ate 1000 angstroms ou mais. O padrão IrDA define que o sinal infra-vermelho utilizado em computadores pessoais possui um comprimento de onda entre 850 e 900 angstroms. O sistema IrDA tambem concentra esse sinal em um feixe infra-vermelho conico com dispersão de no máximo 30 graus.

·        As portas IrDA precisam, obrigatoriamente, operar a uma velocidade base de 9600 bps. Todas as demais velocidades são opcionais.

·        O padrão IrDA permite o uso de todas as velocidades convencionais em portas seriais a partir de 2.400 bps a 115.200 bps, utilizando o padrão de modulação RZI. O padrão IrDA de alta velocidade (IrDA v. 1.1) possui três velocidades adicionais: 576 Kbps; 1,152 Mbps e 4,0 Mbps.

·        Independentemente da faixa de velocidades implementada em um sistema, os dispositivos IrDA primeiro estabelecem a comunicação na velocidade obrigatoria de 9.600 bps. Assim que os dois dispositivos estabelecem a velocidade a ser utilizada na comunicação, ambos chaveiam para esse modo e realizam a comunicação na velocidade acordada.

·        A celula infra-vermelha de um transmissor envia os dados em pulsos. De forma diferente dos sinais (bits) trafegando no interior de um computador pessoal, que normalmente permanecem constantes durante um pulso de clock, os pulsos IrDA duram apenas uma fração do pulso de clock. O espacamento relativamente grande entre pulsos torna mais facil para o receptor optico distinguir esses pulsos.

·        Em velocidades de ate 115.200 bps, cada pulso infra-vermelho precisa durar pelo menos 1,41 microsegundos. Cada pulso IrDA dura apenas 3/16 do comprimento de um bit com uma tolerancia de 10% para mais. Por exemplo, cada bit de um sinal de 9.600 bps dura 104,2 microsegundos (um segundo dividido por 9600). Um pulso IrDA tipico, nessa velocidade de 9.600 bps, dura 3/16 desse tempo, ou seja, 19,53 microsegundos.

·        O sistema IrDA nao trabalha com dados a nível de bits. Os dados transmitidos são trabalhados a nível de pacotes (o nome utilizado no padrão IrDA e frames). Um frame IrDA pode possuir de 5 a 2050 bytes ou mais. Assim como em outros sistemas baseados em pacotes, um frame IrDA possui informação de endereço, dados, e correção de erros (aplicada a nível de frame). O formato do frame esta bem definido do padrão IrDA.

·        Para o controle de dispositivos utilizando a interface IrDA, e preciso que ambos os lados possuam os diodos laser para emissão e recepção dos sinais infra-vermelho, o circuito necessario para converter os sinais para bits, e a implementação do protocolo para realizar a construção/identificação dos pacotes IrDA.