TRANSMISOR Y RECEPTOR PARA SEÑAL INFRARROJA CONECTADO AL PUERTO SERIAL DE LA PC. Carlos Eduardo Castañeda Hernández carlos_ech@hotmail.com RESUMEN: El sofisticado avance de la comunicación está llevando al hombre a utilizar día con día mas la llamada Comunicación Inalámbrica para facilitar la conexión entre dos dispositivos electrónicos. Siendo de vital importancia, el utilizar como intermediarios para este intercambio de datos, a los sensores infrarrojos o internacionalmente llamados, IrDA Transceivers (Infra red Data Asociation Transmiter Receiver). Estos dispositivos tienen la capacidad de transmitir y recibir datos en forma serial sin utilizar cable entre uno y otro, únicamente una conexión de datos inalámbrica usando luz infrarroja. Además de ser de bajo costo, son capaces de intercambiar datos en ambas direcciones y trabajan a velocidades que van desde los 1200 bits por segundo hasta 4 Mega bits por segundo. El objetivo de este proyecto es diseñar un transmisor y receptor de señal infrarroja que se adapte al puerto serial de la computadora y que adopte las diferentes velocidades que se manejan dentro de ella, para implementar los conceptos básicos y aplicaciones de las comunicaciones infrarrojas directas. ANTECEDENTES En 1993 se fundó una organización estratégica no lucrativa (IrDA). Son las siglas de InfraRed Data Asociation (Asociación de Datos infrarrojos). Es una asociación que tiene como miembros hasta 160 compañías de computadoras, telecomunicaciones, hardware, software, componentes y adaptadores. Esta organización internacional, crea y promueve la interoperabilidad y estándares de interconexión de datos infrarrojos de bajo costo que soportan modelos de uso punto a punto y en movimientos. Los estándares soportan un extenso rango de aplicaciones: computadoras y dispositivos de comunicación. Los miembros internacionales son compañías de: hardware, sistemas, software, componentes y fabricantes de equipos de comunicaciones, compañías de cable y telefónicas, automotrices y proveedores de servicios. Desde 1994, IrDA, define un estándar para una interoperabilidad universal del puerto de datos de transmisión de luz infrarroja sin utilizar cableado. La tecnología IrDA, ya existe en millones de dispositivos electrónicos. Una conexión de datos infrarrojos es una conexión usando luz infrarroja sin utilizar cableado. Es una tecnología para el intercambio de datos en dos direcciones de bajo costo. Provee alta velocidad digital de intercambio, hasta la típica velocidad de puerto serial (9600 115200 bits por segundo) y algunas velocidades compatibles de alta velocidad que van desde 1 hasta los 4 mega bits por segundo de velocidad. Las especificaciones de distancia Folio ICE-08 27
para conexiones infrarrojas marcan un estándar de rango de 0~1 m, aunque algunas compañías especifican sus productos a rangos mayores de 1m. Los estándares infrarrojos sirven para asegurar la ínteroperación entre dispositivos de todos estos tipos. Una de las diferencias, entre los diferentes tipos de comunicación inalámbrica está en que la conexión Infrarroja extendida permite conexión entre muchos dispositivos, no requiere línea directa de visión y puede ser unidireccional ó bidireccional. Se basa en luz visible, siendo una forma segura de comunicación. La conexión Infrarroja directa es punto a punto, típicamente la comunicación uno a uno, no está sujeta a reglas, requiere línea de visión y también es una forma segura de transmisión y recepción de datos, tanto que se puede accesar al LAN con tanta confianza como utilizar un cable. Y la Radio frecuencia no es segura en cuanto a que puede penetrar paredes, está sujeta a una interferencia incontrolada, y es típicamente más alta en potencia que la infrarroja directa. DESARROLLO Con el paso de los años, la comunicación inalámbrica ha tenido un gran auge, y poco a poco ha surgido la necesidad de que todas estas técnicas fueran integradas en sistemas de espacio reducido, esto unido a las altas técnicas de escala de integración, favoreció la aparición de las comunicaciones inalámbricas en dispositivos electrónicos de todos tipos. Tanto que se ha empezado a utilizar hasta en computadoras digitales de alta velocidad. Con el advenimiento de los sensores infrarrojos, se implementaron técnicas para enviar datos o señales sin utilizar el cableado, así como incrementar las velocidades de transmisión y recepción de datos que se adapten a las necesidades de la señal deseada. Todas estas técnicas las podemos encontrar en las siguientes aplicaciones: Teléfonos móviles, cámaras digitales, impresoras portátiles, computadoras personales, notebooks y de mano, modems, teclados, mouse, plotters, y cualquier otro dispositivo periférico de la computadora. Y conforme se vaya avanzando en la tecnología, en un corto tiempo, la comunicación infrarroja se manejará en los siguientes dispositivos: copiadoras, proyectores, faxes, centrales bancarias, tarjetas de crédito, controladores de juegos etc. El diagrama de flujo de este proyecto se muestra en la figura 1.1 y su descripción se explica a continuación: 1.- Programa en Turbo C++ donde se manipule el puerto serial para el envío de datos desde el teclado hacia dicho puerto a determinadas velocidades de transmisión. 2.- Tarjeta de transmisión de datos infrarrojos que cuenta con los siguientes dispositivos: a) Circuito convertidor de niveles de voltaje (DS14C232) de +/- 25 Volts del puerto serial a 0 y 5 volts de los niveles compatibles con tecnología CMOS y TTL. b) Circuito codificador y estrechador de señal a infrarroja (HSDL-7000) c) Circuito generador de reloj (74HCT4060) y oscilador para la sincronización de velocidades de transmisión de datos. d) Sensor de transmisión infrarroja (CHX1000). 28 Folio ICE-08
PC PUERTO SERIAL COMM1 (RS-232) RS-232 LEVEL CONVERTER (convertidor de niveles de voltaje) 74HCT4060 (Circuito generador de reloj con cristal) IR 3/16 ENCODE IC (codificador y estrechador de señal infrarroja) Tarjeta de Transmisión de datos infrarrojos IrDA TRANSCEIVER (Sensor de Transmisión infrarroja) 74HCT4060 (Circuito generador de reloj con cristal) IrDA RECEIVER (Sensor de Recepción infrarroja) IR 3/16 DECODE IC (Decodificador de señal infrarroja) Tarjeta de Recepción de datos infrarrojos UART (UNIVERSAL ASYNCHRONOUS RECEIVER TRANMITTER) LCD DISPLAY INTELIGENTE Fig. 1.1 Diagrama a bloques del sistema Transmisor y Receptor para señal Infrarroja conectado al Puerto Serial de la PC. Folio ICE-08 29
3.- Tarjeta de recepción de datos infrarrojos que cuenta con los siguientes dispositivos: a) Sensor de recepción infrarroja (CHX1000) b) Circuito decodificador de señal infrarroja (HSDL-7000) c) Circuito generador de reloj (74HCT4060) y oscilador para la sincronización de velocidades de recepción de datos. 4.- UART (Universal Ashynchronous Receiver Transmitter Transmisor Receptor Asíncrono Universal CDP6402C) para la conversión de datos recibidos en forma serial a paralelo. 5.- Tarjeta de Display Alfanumérico inteligente (AND481GST) para la interpretación de datos. RESULTADOS Las expectativas del proyecto fueron cubiertas completamente y presenta características peculiares que lo preparan para su expansión a sistemas de instrumentación fina (8 bits), gracias a que el UART que se encuentra instalado en el sistema receptor IrDA permite dicha resolución de recepción. Para comprobar la funcionalidad del sistema, se diseñaron dos pruebas estándares que cubren los diversos aspectos contenidos en la comunicación de datos en la computadora. La primera prueba consistió en interpretar los datos enviados desde el teclado de la computadora en código hexadecimal usando el código ASCII, el resultado que se obtuvo fue satisfactorio, debido a que cada carácter fue enviado desde el teclado, procesado por el programa en C y sacado por el puerto serial a una velocidad de 9600 bits por segundo. Este valor fue pasado al sistema Transmisor / Receptor IrDA y mostrado como una información de 8 bits, coincidiendo con el carácter enviado. La segunda prueba y final consistió en introducir estos datos en un display alfanumérico inteligente, y de acuerdo con la tabla de valores de correspondencia binario a valor alfanumérico de dicho display, la mayoría de dichos símbolos corresponden a interpretación en código ASCII. El resto de los valores pueden comprobarse comparando el caracter enviado con la tabla de valores del display inteligente. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1.- Jose Carlos Campelo Rivadulla, Francisco Rodríguez Ballester, Vicente Torres Carron; Periféricos e Interfaces Industriales ; Universidad Politecnica Nacional; Colección Libro Docente; 1997. 2.- Robert Boylestad, Louis Nashelsky; Electrónica Teoría de Circuitos ; Editorial Prenctice Hall; 1989. 3.- Sol Lapatine; Electrónica en sistemas de comunicación ; Editorial Limusa; 1994. 4.- National Semiconductor; DS14C232 Low Power +5V Powered TIA/EIA-232 Dual Driver/Receiver ; 1996. 30 Folio ICE-08
5.- Hewlett Packard; HSDL-7000 IR 3/16 Encode/Decode IC ;1996. 6.- Philips Semiconductors; 74HC4060N, 14-stage binary ripple counter with oscillator ; 1990. 7.- Calibre Inc.; Sir Transceiver CHX1000 ; Octubre de 1999. 8.- Intersil Corporation; CDP6402 CMOS Universal Asynchronous Receiver / Transmitter (UART); Marzo de 1997. 9.- Purdy Electronics Corporation AND; AND481GST/GST-LED 2 Lines x 16 Characters Intelligent Character Display ; Mayo de 2000. 10.- Purdy Electronics Corporation; Intelligent Alphanumeric Displays ; Diciembre de 1999. 11.- Infrared Data Association; Serial Interface for Transceiver Control ; Enero de 2000. Folio ICE-08 31