httpreadpudncomdownloads109ebook452652手持终端设备中基于对象交换协议的红外传输功能的设计与实现pdf

第30卷　第1期2007年2月电子器件Chinese J ournal Of Elect ron DevicesVol.30　No.1Feb.2007Design and Implementation of Infrared T ransfer B ased on IrDAObject Exchange Protocol for Portable T erminalsX U Yi n g ,H U Chen ,YA O Guo 2li ang(N ational A S I C S ystem Engineering Center ,S out heast Universit y ,N anj i ng 210096,China )Abstract :File transfer with infrared is significant in portable terminals.Among the optional IrDA protocols ,IrDA Object Exchange Protocol (obex )has been widely applied for its advantages such as facility ,practicality and flexi 2bility.This paper presents the processes involved in file transfer using Object Exchange Protocol.Detailed imple 2mentation scheme based on embedded linux system is given.At last ,this paper elucidates the implementation of infrared transfer on application platform for portable multi 2Media center.K ey w ords :IrDA p rotocol ;OB EX ;Socket ;Embedded Linux EEACC :7230C;7250手持终端设备中基于对象交换协议的红外传输功能的设计与实现徐　颖,胡　晨,姚国良(东南大学国家专用集成电路系统工程中心,南京210096)收稿日期:2006203203作者简介:徐　颖(19812),女,硕士研究生.研究方向为微电子与固体电子学、嵌入式系统设计;胡　晨(19672),男,教授;姚国良(19792),男,博士研究生,axing_xyz @.摘　要:通过红外进行文件传输,在手持终端设备中具有较高的实用意义.在可选的红外协议中,红外对象交换协议(OB EX )具有简单、实用、可移植性强等优点而被广泛应用.本文详细分析了利用对象交换协议进行文件传输的步骤,并给出了基于嵌入式linux 系统的具体实现方案,最后介绍了在便携式多媒体中心的应用平台上红外传输功能的实现情况.关键词:红外通讯协议;嵌入式Linux ;OB EX ;Socket ;中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:100529490(2007)0120215204 随着基于嵌入式系统的手持终端设备的发展,个人所持有的电子产品日渐增多,当它们之间需要传递文件时,通过连接线的传输带来了一定的不便,因此,无线通信显得越来越重要,而红外协议是一种较流行的短距离无线通信协议,它具有价格低廉,使用方便等优点,在嵌入式系统手持终端设备中有着较高实用意义.本文阐述了基于红外对象交换协议的文件传输,并在便携式多媒体中心(PMC )的应用平台上予以实现,成为其扩展功能之一.1　红外通讯协议1.1　红外协议的背景及基本结构(1)背景红外线是波长在750nm 至1mm 之间的电磁波,红外通讯协议将红外数据通讯所采用的光波波长的范围限定在850nm 至900nm 之内,由于红外线的波长较短,对障碍物的衍射能力差,所以更适合应用在需要短距离无线通讯的场合,进行点对点的直线数据传输.(2)红外协议的基本结构红外数据通讯标准包括基本协议和特定应用领域的协议两类.类似于TCP 2IP 协议,它是一个层式结构,其结构形成一个栈,如表1所示.表1　I rDA协议堆信息访问服务协议(IAS)对象交换协议(IrOB EX)局域网访问协议(IrL AN)模拟串口层协议(IrCOMM)流传输协议(Tiny TP)连接管理协议(IrL MP)连接建议协议(IrL A P)物理层协议(Ir P H Y)其中基本的协议有三个:①物理层协议(Ir P H Y),它规定了短距离单工连接标准,信息单向传输数据标准.硬件平台以及硬件接口设计必须符合红外协议制定的规范;②连接建立协议(IrL A P),它制定了底层连接建立的过程规范,描述了建立一个基本可靠连接的过程和要求;③连接管理协议(IrL M P),它制定了在单位个IrLA P连接的基础上复用多个服务和应用的规范.在IrL M P协议上层的协议都属于特定应用领域的规范和协议.包括:④流传输协议(Ting TP)在传输数据时进行流控制,制定把数据进行拆分、重组、重传等的机制;⑤对象交换协议(IrOB EX)制定了文件和其他数据对象传输时的数据格式;⑥模拟串口层协议(IrCOMM)允许已存在的使用串口通信的应用象使用串口那样使用红外进行通信;⑦局域网访问协议(IrLAN)允许通过红外局域网络唤醒笔记本电脑等移动设备,实际远程遥控等功能.1.2　适用于手持终端设备的可选红外协议整个红外协议栈比较庞大复杂,在基于嵌入式系统的手持中断设备中,由于微处理器速度和存储器容量等的限制,不可能也没必要实现整个的红外协议栈[4].实际上,在红外通信中一般不会有太大数据量的传输,尤其在嵌入式系统中完全可以考虑将数据放入单个数据包进行传输,用超时和重发机制保证传输的可靠性.因此可以将协议栈简化,根据实际需求,有选择地实现自己需要的协议和功能即可.手持终端设备的红外传输是作为文件传输的一个途径来设计的,因此在可选的红外协议中,使用简单的Put、G et命令的OBEX协议是比较实用的选择[6],即表1中深色表示的部分,也是本文的讨论重点.1.3　对象交换协议[2]OB EX全称为Object Exchange,中文对象交换,所以称之为对象交换协议.它在此软件当中有着核心地位,文件传输和IrMC同步都会使用到它.OB EX协议通过简单的使用"PU T"和"GET"命令实现在不同的设备、不同的平台之间方便、高效地交换信息.并广泛地支持嵌入式系统的手持终端设备,如PMC、PDA、手机等.它具有以下几个特点:①友好的应用,可实现快速开发;②紧缩,可用在资源有限的小型设备上;③跨平台;④柔性的数据支持;⑤方便的作为其他Internet传输协议的上层协议;⑥可扩展性,提供了对未来需求的扩充支持而不影响已存在的实现.例如可扩展安全,数据压缩等;⑦可测试可调试.2　基于OB EX协议的文件传输[3]2.1　建立连接OB EX使用Request和Response作为最基本的操作.它规定在所传输的数据中,第一个字节和第二、三个字节分别为Request的操作码或Response 的返回值和此次传输包的大小.下面以文件传输为例说明OB EX协议的应用.根据OB EX协议,客户端发送第一次Connect Request为:Byte0Byte1,2Byte3Byte4Byte5,60x80包长度=7BOB EX版本=1.1标志=0x00包的最大长度 位于Byte0的操作码0x80为Request的con2 nect opcode.服务器端接收到Connect Request,解析其意义后,发送Connect请求的响应Response: Byte0Byte1,2Byte3Byte4Byte5,60xA0包长度=7BOB EX版本=1.1标志=0x00最大长度2.2　传送文件为了描述被传输的对象以及对象本身,OBEX协议定义了Headers的概念.一个Header反映了对象的一个方面,例如名字、长度.描述文字或对象本身,它简单地由<Header ID>和<Header Value>组成,简称为HI、HV.其中HI由一个字节组成,指出了Header 包含的内容以及它的格式.HV包含了一个或者多个字节,其结构由HI所决定.传输时,客户端首先生成描述文件长度、类型和名称的headers并压入堆栈: Headers HI HV文件长度0xC3文件的长度文件类型0x42header的长度文件类型文件名称0x01文件名 然后读取部分文件数据,生成文件body的headers并压入堆栈:Headers HI HV文件body0x48header的长度文件数据 随后准备传输,发送Connect Request:612电　子　器　件第30卷Byte0Byte1,2Byte3～0x82传输包总长度Headers 操作码0x82即Request的PU T opcode.当服务器端接收到这个包含了文件对象的Re2 quest,就将header解析出来,压入堆栈;同时发送continue response:Byte0Byte1,20x90包长度=3B 随后,客户端继续读取文件内容,生成文件的Body Headers用于传输,并发送p ut request,服务器端则接收并解析接收到的header,并响应contin2 ue response,直到文件发送结束,最后一个包含文件内容的header为:Headers HI HV文件body0x49Header的长度文件数据2.3　关闭连接当文件的所有部分传输完毕之后,客户端发送断开连接的Request:Byte0Byte1,20x81包长度=3B 接收到Disconnect Request之后,服务器端响应O K的Response:Byte0Byte1,20xA0包长度=3B 并解析所有收到的文件body,按照初始所传递的文件名、文件类型保存该文件.3　数据传输的实现及与应用的交互上节中我们讨论了OB EX协议的使用,从而导出文件传输的数据方式.下文将就数据的传输以及用户的控制给出一个简单的实现方案.3.1　基于BSD套接字的数据传输红外传输实现的是一种点对点的传输,是一种简单的网络,因此使用套节字(Socket)[5]接口实现数据的传输,即数据的内容拷贝.Socket是一个通用的接口,支持各种网络工作形式,是一个交互式通讯机制.它可以被看成一个专门的管道,每一类型的套接字有它自己的通信寻址方法,其中红外传输的协议族(或地址族)为A F_ IRDA,通信中绑定的地址类如下[7]:#include<sys/types.h> struct sockaddr_irda{ sa_family_t sir_family;//A F_IRDA u_int8_t sir_lsap_sel;//L SA P selector u_int32_t sir_addr;//Device address char sir_name[25];//IrDA:Tiny TP,OBEX,etc }; 对于基于套接字的数据传输,服务器端必须要先启动,预先建立监听套接口,并根据客户端的请求提供相应服务及处理,其文件传输的流程如图1所示.图1　服务器端的文件传输流程数据通过obex协议的request及response传递,如上一节所述.服务器端循环在这个过程当中直至文件传输完毕,即接收到断开连接的obex request.而作为发送文件的客户端,其进程的作用与服务器端是非对称的,只在需要进行传输文件时建立相应的套接口以用来通信,其流程如图2所示.图2　客户端的文件传输流程712第1期徐　颖,胡　晨等:手持终端设备中基于对象交换协议的红外传输功能的设计与实现3.2　在PMC 应用平台的实现我们的便携式多媒体中心(PMC )是基于Intel 嵌入式处理器PXA255硬件平台、采用嵌入式Linux 作为操作系统所研发的,可支持多种常见的视频、音频及图形格式,与外界通信的渠道包括usb 传输及无线红外传输等。