隨著以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、消費(fèi)電子技術(shù)為主的IT產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用,過(guò)去許多由純硬件實(shí)現(xiàn)的嵌入式系統(tǒng)與產(chǎn)品已轉(zhuǎn)向由軟、硬件共同來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前,以具有無(wú)線(xiàn)通訊功能的個(gè)人數(shù)字助理PDA、手持個(gè)人電腦HPC、交互式網(wǎng)絡(luò)信息家電為代表的新一輪智能型3C(Computer,Communication,Consumer)合一的類(lèi)PC嵌入式系統(tǒng)與技術(shù)[1]進(jìn)入了一個(gè)嶄新的智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展階段。類(lèi)PC嵌入式系統(tǒng)[1]與產(chǎn)品所采用的嵌入式操作系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件也同時(shí)得到了空前的發(fā)展與繁榮。

    掌上電腦是一種采用了嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)備,它具有強(qiáng)大的功能,正在成為一種越來(lái)越普及的集個(gè)人信息管理與娛樂(lè)功能于一身的攜式設(shè)備。但是目前的掌上電腦大多不具有無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)的功能。目前業(yè)界看好的采用藍(lán)牙技術(shù)[7]的無(wú)線(xiàn)互聯(lián)方案,由于成本高、兼容性差,還得不到實(shí)際應(yīng)用。紅外技術(shù)是一種成熟的、低成本的技術(shù)。目前的大多數(shù)掌上電腦和手機(jī)都具備紅外設(shè)備。因此利用紅外技術(shù)來(lái)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)互聯(lián)就成為一種不錯(cuò)的選擇。

1 IrDial協(xié)議簡(jiǎn)介

    IrDial協(xié)議是一種為了使支持IrDA協(xié)議棧的設(shè)備使用PPP協(xié)議棧與Internet或其它網(wǎng)絡(luò)相連而設(shè)計(jì)的紅外撥號(hào)協(xié)議。IrDial協(xié)議并不是IrDA組織所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),它由微軟、諾基牙和愛(ài)立信公司共同推出,其目的是為移動(dòng)設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)接入提供一種方便的、價(jià)格低廉的手段。IrDial協(xié)議除規(guī)定了基于AT命令集的modem撥號(hào)協(xié)議外,還規(guī)定了在IrDA協(xié)議中的PPP幀封裝。

    IrDial支持兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間的直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接、計(jì)算機(jī)-網(wǎng)絡(luò)間的訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)(access point)連接以及計(jì)算機(jī)-網(wǎng)絡(luò)間通過(guò)modem的訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)連接。

    IrDial以?xún)煞N模式工作:直接連接(Direct Connect)或撥號(hào)連接(Dial Connect): 

    · 直接連接模式:用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)連接。它忽略撥號(hào)信息,直接進(jìn)入PPP協(xié)議協(xié)商階段。使用TinyTP service data unit (SDU)[16]進(jìn)行PPP封裝[17]來(lái)成幀。撥號(hào)連接通過(guò)modem的網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)連接。

    · 撥號(hào)連接模式:通過(guò)modem的網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)連接。撥號(hào)連接模式在進(jìn)入PPP pass-through模式前必須進(jìn)行成功的AT撥號(hào)命令交換。使用傳統(tǒng)的PPP 高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議(HDLC)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)封裝和成幀。

1.1 直接連接模式

    直接連接有兩種方式:對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中的直接連接和網(wǎng)絡(luò)中的直接連接,其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型如圖1和圖2所示。IrDial協(xié)議工作在IrLMP/TinyTP之上,為PPP協(xié)議提供服務(wù)。

1.1.1 連接建立

    為初始化一個(gè)直接連接模式的連接,客戶(hù)必須先調(diào)用Information Access Service (IAS)。IAS是一個(gè)紅外服務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù),它提供了系統(tǒng)所能提供的設(shè)備和服務(wù)的一個(gè)列表,使用GetValueByClass 函數(shù),將參數(shù)中的類(lèi)名設(shè)為 “IrNetv1”,類(lèi)屬性設(shè)為“IrDA：TinyTP：LsapSel”。然后再初始化一個(gè)IrDA Tiny Transport Protocol (TinyTP)連接以返回Link Service Access Point selector(LSAP-SEL)。

1.1.2  PPP封裝和成幀

    所有的IP(或者其它的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)包都以RFC1661中規(guī)定的PPP封裝來(lái)進(jìn)行封裝。以PPP封裝的包直接以TinyTP SDU的格式來(lái)成幀。一個(gè)PPP封裝的包可以分成幾個(gè)TinyTP 協(xié)議數(shù)據(jù)單元。 [!--empirenews.page--]

1.2 撥號(hào)連接模式

    撥號(hào)連接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型如圖3所示。在應(yīng)用中,由于要使用手機(jī)作為無(wú)線(xiàn)連接設(shè)備,即把手機(jī)作為一個(gè)外置modem,主要采用撥號(hào)連接協(xié)議。

1.2.1 連接建立

    為了初始化一個(gè)撥號(hào)連接模式的連接,客戶(hù)必須先執(zhí)行Information Access Service (IAS) GetValueByClass 函數(shù),它的參數(shù)中的類(lèi)名是“IrModem”,類(lèi)屬性為“IrDA：TinyTP：LsapSel”。然后再初始化一個(gè)IrDA Tiny Transport Protocol (TinyTP)連接以返回 (LSAP-SEL)。撥號(hào)命令和數(shù)據(jù)幀的交換都在TinyTP連接中進(jìn)行。

    MODEM或Host能夠中斷連接,只要發(fā)送一個(gè)LM-Disconnect IrLMP消息即可。

1.2.2 撥號(hào)命令成幀

    AT命令序列成幀時(shí)要在命令前后加上字符串。AT命令序列長(zhǎng)度不能超過(guò)一個(gè)TinyTP PDU的長(zhǎng)度。

1.2.3 PPP封裝和成幀

    所有的IP包都以RFC1661中規(guī)定的PPP封裝來(lái)進(jìn)行封裝。以PPP封裝的包按RFC1662中規(guī)定的HDLC來(lái)進(jìn)行成幀。這與TinyTP成幀不同。

1.3 撥號(hào)協(xié)議簡(jiǎn)介

1.3.1 Modem工作模式

    Modem有兩種工作模式: 

    · 離線(xiàn)命令模式(Offline Command Mode):在此模式下沒(méi)有電話(huà)撥號(hào),Modem正在接收AT命令。會(huì)話(huà)正是在這種模式下被啟動(dòng)。 

    · 在線(xiàn)數(shù)據(jù)模式(Online Data Mode): 在此模式下,有一個(gè)電話(huà)連接,modem能夠接收和傳輸數(shù)據(jù);只有一個(gè)命令+++ATH能被傳送。

1.3.2 在IrDial中使用的AT命令

    AT命令在TinyTP幀中傳輸。不能把一個(gè)AT命令字符串分成幾部分在幾個(gè)幀中傳輸。但是可以在一個(gè)幀中傳輸幾個(gè)AT命令,這時(shí)命令的間隔必須符合V.25ter中的規(guī)定?；貜?fù)和應(yīng)答則沒(méi)有這個(gè)限制,可以在幾個(gè)TinyTP幀中傳輸。

    所有的命令必須以結(jié)尾, modem回復(fù)所有發(fā)出的命令。每個(gè)命令有一個(gè)響應(yīng),每個(gè)響應(yīng)均為如下格式:

    Response

1.3.3 鏈接控制命令

    (1) ATD， Dial

    這個(gè)命令初始化一個(gè)數(shù)據(jù)呼叫,后跟電話(huà)號(hào)碼和其它符號(hào)來(lái)建立一個(gè)連接。在ATD連接過(guò)程中,接收到CONNECT前發(fā)送任何字符就可以放棄連接。

    命令執(zhí)行的格式如下:

    D n為電話(huà)號(hào)碼。如:ATD+65768678.

    (2) ATH， Hook Control. 中斷一個(gè)連接。

    (3) ATA， Answer. 應(yīng)答呼入的數(shù)據(jù)呼叫。為了接收呼入的數(shù)據(jù)呼叫,Modem必須是以IrDA連接并且處于離線(xiàn)命令模式。如果有一個(gè)呼入呼叫,modem以如下形式發(fā)送一個(gè)結(jié)果代碼:

    RING

    然后就可以使用ATA來(lái)應(yīng)答呼入的數(shù)據(jù)呼叫。

1.3.4初始化命令

    AT+DS 數(shù)據(jù)壓縮模式(Data Compression Mode)。

    定義了V.42bis使用的壓縮參數(shù)和協(xié)議。

    命令格式如下:

    +DS=[

，[，[，[]]]]。 

    關(guān)于modem撥號(hào)的詳細(xì)文檔可以參考Windows Modem設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)包的幫助文檔[13]。 [!--empirenews.page--]

2 IrDial協(xié)議的應(yīng)用模型

    IrDial協(xié)議設(shè)計(jì)是為方便具有紅外設(shè)備的移動(dòng)裝置能夠通過(guò)帶紅外設(shè)備的移動(dòng)通信設(shè)備實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。這里的移動(dòng)裝置可以是掌上電腦和筆記本電腦等。最常用的移動(dòng)通信設(shè)備是手機(jī)。大多數(shù)的掌上電腦和筆記本電腦都具有紅外端口。目前已經(jīng)有越來(lái)越多的手機(jī)開(kāi)始支持紅外通信方式。目前的手機(jī)上網(wǎng)采用WAP方式,但是由于WAP所能提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)內(nèi)容十分有限,而且在手機(jī)的小屏幕上來(lái)瀏覽網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容十分不便。使用IrDial協(xié)議則可以把手機(jī)作為一個(gè)無(wú)線(xiàn)的Modem,直接可以通過(guò)撥號(hào)ISP來(lái)瀏覽WWW頁(yè)面的內(nèi)容。這對(duì)于那些攜帶筆記本和掌上電腦,經(jīng)常需要在外面跑的人來(lái)說(shuō)很重要。這種方式使它們可以在任何時(shí)候、任何地方,只要有一個(gè)支持紅外通信和IrDial協(xié)議及數(shù)據(jù)通信的手機(jī)就可以很容易地實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)瀏覽、收發(fā)郵件等。

    IrDial協(xié)議的應(yīng)用模型如圖4所示。 

在圖4的模型中,筆記本與手機(jī)通過(guò)紅外通信來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。手機(jī)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)ISP服務(wù)器,并通過(guò)ISP服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)WWW服務(wù)器。處理流程如下:

    (1)筆記本與手機(jī)間建立紅外連接;

    (2)筆記本在已建立的紅外連接上,通過(guò)IrDial協(xié)議向手機(jī)發(fā)送AT命令進(jìn)行撥號(hào);

    (3)手機(jī)接收AT命令并向ISP服務(wù)器撥號(hào);

    (4)撥號(hào)成功,則在筆記本和ISP間建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接。

    然后用戶(hù)就可以使用筆記本上的瀏覽器來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的瀏覽了。由圖4可以看出,要實(shí)現(xiàn)通過(guò)IrDial的無(wú)線(xiàn)上網(wǎng),要求筆記本(掌上電腦)和手機(jī)必須都支持IrDial協(xié)議。目前大部分的筆記本電腦和掌上電腦都帶有紅外裝置,以方便信息的交換。但是要通過(guò)紅外手機(jī)上網(wǎng)還需要安裝新的驅(qū)動(dòng)程序。在Windows系統(tǒng)上,一般是將紅外手機(jī)看做是一個(gè)Modem,將其按照Modem驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)實(shí)現(xiàn)。手機(jī)除了要具有紅外裝置,支持IrDial協(xié)議外,還必須開(kāi)通數(shù)據(jù)服務(wù)功能。只有這樣,系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)。

3 IrDial協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方案

    IrDial協(xié)議實(shí)際上包括兩部分:在移動(dòng)通信設(shè)備上的實(shí)現(xiàn)和在便攜式設(shè)備如掌上電腦上的實(shí)現(xiàn)。目前大多數(shù)的手機(jī)都支持IrDial協(xié)議,即可以作為一個(gè)外置的紅外modem,因此這一部分的實(shí)現(xiàn)由手機(jī)廠(chǎng)商完成。在便攜式設(shè)備如掌上電腦上的實(shí)現(xiàn),根據(jù)所采用的操作系統(tǒng)的不同,筆者采用了Windows CE操作系統(tǒng)。

    Windows CE操作系統(tǒng)支持NDIS網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序接口規(guī)范[14,19],NDIS支持IRDA協(xié)議。這使用戶(hù)可以使用NDIS所提供IRDA協(xié)議函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外撥號(hào)協(xié)議。在NDIS中可以包含一個(gè)miniport的可插入模塊,采用miniport的方式將IrDial協(xié)議加入到IRDA協(xié)議棧中。在IrDial的小端口驅(qū)動(dòng)程序中,其上層接口為PPP協(xié)議,下層接口為IRDA協(xié)議。IrDial的小端口驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)PPP協(xié)議和IRDA協(xié)議之間的數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換。

    本文介紹了IrDial協(xié)議及其應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)。IrDial協(xié)議為用戶(hù)提供了一種通過(guò)紅外方式來(lái)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入的方式。與其它無(wú)線(xiàn)互聯(lián)方案相比,采用IrDial協(xié)議有它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先它是一種價(jià)格低廉、易于實(shí)現(xiàn)的無(wú)線(xiàn)解決方案,目前的大多數(shù)移動(dòng)終端設(shè)備(筆記本和掌上電腦)都具有紅外設(shè)備,只需要添加IrDial協(xié)議的實(shí)現(xiàn)就可以了;而使用WAP方式進(jìn)行無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)則需要運(yùn)營(yíng)商增加新的設(shè)備,成本較高。其次,使用它不僅可以瀏覽WAP網(wǎng)頁(yè),也可以瀏覽WWW網(wǎng)頁(yè),而使用WAP方式的無(wú)線(xiàn)互聯(lián)方案則只能瀏覽WAP網(wǎng)頁(yè)。此外,由于大多數(shù)手機(jī)、掌上電腦和筆記本電腦都支持紅外通信,使其實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單,成本更低。目前已經(jīng)有很多支持IrDial的產(chǎn)品出現(xiàn)。