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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林智仁
研究生(外文):Chih-Jen Lin
論文名稱:紅外線數據封包編碼、發射、接收與解碼系統之設計
論文名稱(外文):Encoding, Transmission, Reception, and Decoding for IR Data Packet Communication
指導教授:余政杰余政杰引用關係
指導教授(外文):Cheng-Cheh Yu
口試委員:毛紹綱張嘉男
口試委員(外文):Shau-Gang MaoChia-Nan Chang
口試日期:2005-05-25
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:電腦與通訊研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:187
中文關鍵詞:紅外線數據封包前導碼同步碼資料欄位迴圈冗餘校驗碼紅外線傳輸時脈與數據回復間隔時序技術超取樣技術紅外線發射電路紅外線接收電路
外文關鍵詞:IR Data PacketPreamble BitsSync WordPayload DataCRCInfrared Data Association (IrDA)Clock and Data RecoveryInterval TimingOversamplingIR TransmitterIR Receiver
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本論文分別對紅外線數據封包(Infrared Data Packet )編碼、解碼系統,與紅外線發射電路(IR Transmitter)與紅外線接收電路(IR Receiver)進行研究與設計。其中紅外線數據封包(Infrared Data Packet )編碼信號包含前導碼(Preamble Bits),同步碼(Sync Word),資料欄位(Payload Data),迴圈冗餘校驗碼(CRC)。
建構紅外線無線通訊系統首先要遇到棘手的問題就是如何實現時脈與數據回復功能(Clock and Data Recovery, CDR),本文提出了以軟體的方式,採用間隔時序(Interval Timing)技術來實現時脈與數據回復功能,並且程式設計上也有考量抗雜訊的功能。而在紅外線數據封包解碼信號方面,則採用超取樣(Oversampling)技術。
至於紅外線傳輸(Infrared Data Association; IrDA)在無線傳輸技術上是一項比較成熟的技術,而且在成本方面也比射頻RF(Radio Frequency)模組來得便宜,因此紅外線傳輸很早就應用在各類家電的控制上和資訊產品的資料傳輸上。
紅外線傳輸的最大優勢即在它的構造簡單且造價低廉,在其傳送部份僅有IRLED、Photodiode以及前極放大器等,負責紅外線信號的傳送及接收。而在無線區域網路方面則是使用ISM(Industry Scientific Medical Frequency Band)頻道為主之無線通訊技術,採用波長在820nm~940nm之間的紅外線傳輸技術,作為基礎之無線通訊技術。所以目前很多的短距離傳輸在10英呎以內,都以紅外線傳輸方式來完成。
In this thesis, the IR Data Packet, Decode system, IR Transmitter and IR Receiver are investigated, meanwhile the Infrared Data Packet signal is included Preamble Bits, Sync Word, Payload Data, and CRC code.
How to implement the Clock and Data Recovery (CDR) function is the first troublesome question to construct of infrared wireless communication system. The thesis proposes a software method which gives the technology of interval timing to implement the CDR and noise-resistant function. Additionally, the oversampling technique is also taking into account the part of signal decode of infrared data packet.
The wireless communication technology of infrared data association (IrDA) is a mature technique which has been applied into various IA controlling and the data transmission of information produces.
The predominant advantage of the IrDA is its simple structure and low fabrication cost. Only the IRLED, photodiode and pre-amplify take the responsibility of transmitting and receiving of infrared signal in the transmission part. However, because the wireless network used the industry scientific medical (ISM) frequency band where the wavelength is between 820mm~940nm for the basic wireless communication technology, the IrDA is the major technique for the short distance communication, <10 nm.
中文摘要 ................................................i
英文摘要 ...............................................ii
誌謝 ..............................................iii
目錄 ...............................................iv
表目錄 ..............................................vii
圖目錄 .............................................viii
中英文專有名詞對照 ....................................xiii
第一章 緒論.............................................1
1.1 研究背景.......................................1
1.2 研究動機與方法.................................2
1.3 論文結構.......................................3
第二章 無線通訊系統數據封包協定之簡介...................4
2.1 紅外線無線傳輸數據封包協定.....................4
2.1.1 1.152M bps紅外線無線傳輸數據封包協定......4
2.1.2 4M bps紅外線無線傳輸數據封包協定..........5
2.2 射頻無線傳輸數據封包協定............................7
2.2.1 射頻辨識系統標準技術協定:ISO18000.........7
2.2.2 XEMICS射頻無線傳輸數據封包協定............9
2.3 CAN無線傳輸數據封包協定............................10
2.3.1 CAN的起源................................10
2.3.2 CAN的特色................................11
2.3.3 CAN數據封包格式..........................12
第三章 時脈與數據回復功能之設計........................14
3.1 PIC系列單晶片家族種類介紹.....................14
3.1.1 PIC16F877核心架構........................15
3.1.2 PIC16F877主要功能........................18
3.1.3 PIC16F877發展工具........................18
3.2 時脈與數據回復電路之設計......................20
3.2.1 時脈與數據回復電路重要性.................20
3.2.2 前導碼信號電路分析與模擬.................21
3.2.3 時脈與數據回復電路分析與模擬.............25
3.2.4 實作電路.................................27
3.3 以間隔時序技術來實現時脈與數據回復功能........33
3.3.1 設計原理.................................33
3.3.2 時脈與數據回復功能流程圖.................40
3.3.3 時脈與數據回復功能設計結果...............43
3.4 本章結論......................................51
第四章 紅外線數據封包編碼與解碼系統設計................53
4.1 超取樣技術與資料判斷..........................53
4.1.1 使用超取樣技術之優點.....................53
4.1.2 超取樣技術設計原理.......................53
4.1.3 資料判斷與同步動作.......................54
4.1.4 微控制器限制因素.........................56
4.1.5 重新同步動作.............................57
4.2 紅外線數據封包編碼系統設計....................58
4.2.1 紅外線數據封包格式.......................58
4.2.2 傳送紅外線數據封包信號...................59
4.3 序列檢查框架碼(FCS)設計.......................60
4.3.1 循環冗長餘數檢查碼(CRC)簡介..............60
4.3.2 循環冗長餘數檢查碼(CRC)設計原理..........60
4.3.3 循環冗長餘數檢查碼(CRC)實現..............62
4.4 紅外線數據封包解碼系統設計....................64
4.4.1 程式設計上考量...........................64
4.4.2 設計流程圖...............................66
4.4.3 紅外線數據封包解碼結果...................76
第五章 紅外線調幅通訊系統電路之設計....................80
5.1 紅外線發射電路之設計..........................80
5.1.1 沒有加38 kHz載波發射電路.................80
5.1.2 38 kHz載波發射電路.......................83
5.2 紅外線接收電路之設計..........................87
5.2.1 Allen 1 號紅外線接收電路.................87
5.2.2 Allen 2 號紅外線接收電路.................87
5.2.3 Allen 3 號紅外線接收電路.................90
5.2.4 IRM-34838 Module.........................91
5.3 模擬結果......................................92
5.4 實驗測試結果.................................106
5.4.1 Allen 1 號實驗測試結果..................107
5.4.2 Allen 2 號實驗測試結果..................112
5.4.3 Allen 3 號實驗測試結果..................119
5.4.4 IRM-34838 Module實驗測試結果............122
第六章 結論...........................................126
參考文獻...............................................129
附錄
A 以間隔時序技術來實現時脈與數據回復功能設計程式..132
B 紅外線數據封包編碼設計程式......................145
C 紅外線數據封包解碼設計程式......................155
D 循環冗長餘數檢查碼(CRC)實現設計程式.............170
E CAN實驗報告.....................................173
F 2004年全國電信研討會發表論文....................181
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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