修平科技大學

資訊網路技術系實務專題

遠端家電控制

指導老師姜文忠 博士

學生 陳鵬宇 BN100115

施廷勳 BN100085

王鈺欣 BN100073

李至琴 BN100109

陳悅文 BN100082

中華民國 103 年 6 月 23 日

修平科技大學

資訊網路技術系實務專題

遠端家電控制

指導老師 ___________________老師

評審老師 ___________________老師

___________________老師

___________________老師

學生 陳鵬宇 BN100115

施廷勳 BN100085

王鈺欣 BN100073

李至琴 BN100109

陳悅文 BN100082

中華民國 103 年 6 月 23 日

I

摘要

近幾年無線網路技術發展迅速2013 年 6 月使用無線寬頻上網

的用戶達 1072 萬可看出台灣有非常多的人在使用無線上網如果

可以利用手中的手機遠端遙控家中的電器設備達到節能安全便

利又省時不同的家庭擁有的家電產品也有所不同系統提供各式各

樣的遙控器型號讓使用者做選擇也可以做修改提供更方便的數位

化家庭設備在邁向科技發達的新時代智慧家電節能已經成為熱門

話題本專題主要使用物聯網概念結合晶片與無線感測技術

(ZigBee)將家庭中常用具有紅外線遙控器的家電設備在不改裝家

電遙控器的情況下以 ZigBee 網路遠端遙控設備利用 ZigBee 傳輸

紅外訊號以 Ethernet 連線至 ZigBee 模組ZigBee 再將使用端所要

求的功能轉為紅外線訊號發射進而遙控家中電器為了驗證本專題

的省時又便利我們可以在炎熱的夏天由外返家時可以先行在離家

不遠處利用手機遠端遙控家中的電扇開啟讓我們抵達家中時室內

已經降到使用者所要求的溫度真正達到手機遠端遙控家電設備

II

目錄

第一章緒論 1

1-1 研究動機與研究問題 1

1-2 平台需求 3

1-3 工作分配 4

第二章背景知識 6

2-1 RS232技術介紹 6

2-1-1概論 6

2-1-2連接 7

2-2 WinLIRC技術介紹 9

2-3 Zigbee 技術背景知識 13

2-3-1技術介紹 13

2-3-2標準制定 14

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY) 15

2-3-4 裝置模式 18

2-3-5 網路層(NWK) 19

2-3-6 ZigBee傳輸模式與速率 19

2-4 紅外線技術介紹 21

2-4-1紅外線訊號協議 23

2-4-2IRDA紅外線協定 23

2-4-3 ASK紅外線協定 25

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定 25

2-4-5IRDA FIR紅外線協定 26

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定 30

2-4-7 NEC-IR紅外線協定 30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定 31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定 32

III

2-5 PHP簡介 32

2-6 MYSQL簡介 33

2-6-1 MYSQL介紹 33

2-6-2 MYSQL特色 34

2-6-3管理 MySQL的工具 34

第三章系統分析與設計 36

3-1 系統架構圖 36

3-2 資料庫規劃 37

3-3 系統類別圖 38

3-3-1系統註冊類別圖 38

3-3-2系統登入類別圖 39

3-3-3設備新增類別圖 40

3-3-4設備修改類別圖 40

3-3-5設備刪除類別圖 41

3-3-6設備控制類別圖 42

3-4 系統流程圖 43

3-4-1 初始流程 43

3-4-3 會員登入 44

3-4-4 管理員登入 46

第四章實作成果 47

4-1 系統驗證 47

4-1-1遙控器學習 48

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作 56

4-2 系統實作 64

4-2-1會員部分 64

4-2-2管理員部分 70

第五章結論與未來發展 72

IV

問題與討論 74

參考文獻 75

V

表格目錄

表 1 軟體清單 3

表 2硬體設備 3

表 3 工作分配表 4

表 4 RS232 腳位說明 8

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道 17

VI

圖片目錄

圖 1 甘特圖 5

圖 2 RS232 埠 6

圖 3 WinLIRC 配置 10

圖 4 WinLIRC 使用者介面 10

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路 11

圖 6 紅外線接收電路實體圖 12

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖 15

圖 8 頻段圖 17

圖 9 ZigBee 裝置示意圖 18

圖 10 網路拓樸型態圖 19

圖 11 ZigBee傳輸方式 20

圖 12 IRDA SIR 封包格式 24

圖 13 ASK IR 封包 25

圖 14 IRDA HDLC 封包 26

圖 15 IRDA FIR 封包 27

圖 16 NEC PD6122 封包格式 30

圖 17 NEC PD6122 資料封包 30

圖 18 Philips RC-5 封包格式 31

圖 19管理 MySQL的工具-phpMyaAdmin主頁面 35

圖 20 系統架構圖 36

圖 21 資料庫規劃 37

圖 22 系統註冊類別圖 38

圖 23 系統登入類別圖 39

圖 24 設備新增類別圖 40

圖 25 設備修改類別圖 41

圖 26 設備刪除類別圖 41

圖 27 設備控制類別圖 42

圖 28 首頁流程圖 43

圖 29 註冊流程圖 44

圖 30 會員流程圖 45

圖 31 管理者流程圖 46

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形 47

圖 33為自製訊號錄製器 48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼 49

圖 35建立設定檔 50

圖 36 確認遙控器頭段碼 51

VII

圖 37 開始學習遙控器 51

圖 38 紀錄遙控器頭段碼 52

圖 39 52

圖 40 52

圖 41 輸入遙控器名稱 53

圖 42 53

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT 54

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板 56

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收 57

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料 57

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址 58

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接 59

圖 49 KIT板接上網路線接收資料 59

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送 60

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送 61

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號 62

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號 63

圖 54 IRGraph測試讀出訊號 63

圖 55 系統首頁 64

圖 56 隱私權同意書 65

圖 57加入會員 65

圖 58 登入畫面 66

圖 59 新增設備 66

圖 60 設備資料 67

圖 61 遙控器畫面 1 68

圖 62 遙控器畫面 2 68

圖 63 修改設備 69

圖 64 修改會員資料 69

圖 65 會員資料 70

圖 66 會員設備資料 71

VIII

第一章緒論

1-1 研究動機與研究問題

近年來隨著資訊家電的風行讓家用電器可以透過手機平板

電腦來遠端遙控進而控制家用電器的起動與關閉以達到遠距離遙

控的目的當外出時想到有家電忘記關閉卻沒有人在家裡也無法及

時回家時就可以透過遠端遙控來做關閉這樣一方面可以避免不必

要的危險也可以避免多餘的電費相當便利或是為了節省時間

在還沒到家之前把家中的電鍋先做開啟煮飯這樣到家時飯就已

經煮好了相當省時隨著科技的進步與人類生活品質的提升家家

戶戶人手都有手機平板電腦在這忙錄的社會中方便迅速已成

為現代人所必備的生活方式如何能夠生活得既方便又省時是人們

所追求的所以我們可以在任何時候任何地方透過遠端遙控控制

家中的電器使得回到家前屋內的環境已張羅好也不必擔心出門後

家電的電源沒關等問題使我們的生活帶來許多便利及效率

本專題注重在以現有家電做整合只要產品廠商設有遙控器

就可以與本專題做整合任何新生產之設備皆可以用訊號學習方式儲

存生活中所有的家電用品幾乎需要使用遙控器操作隨著現代化層

次和生活品質的需求不同對遙控便利性的需求程度不同然而市面

1

上已經有許多廠商研發出可以集多款遙控器訊號於一身的產品並建

有大量的型號資料庫供作選擇不過卻缺少了利用 Ethernet 做遠端遙

控家電的功能如果能接上 Ethernet還可以使用手機來發送指令給

紅外線發射器進而遙控電器

在紅外線訊號中除了線上 LIRC 的遙控器型號資料庫外難以取

得新款式的家電產品遙控器訊號所以必須另尋他法做遙控器的學

習讓新發售的家電產品也可以及時使用遠端遙控功能依據各廠牌

的不同學習到的訊號檔案還需要寫入資料庫儲存採用 ZigBee 實驗

版來做 Ethernet 連結至 ZigBee 在由其發射紅外線電路至家電產品

2

1-2 平台需求

對整體系統開發的需要以下以表格方式列出所需的相關軟硬

體與模組

表 1 軟體清單

Server

作業系統Windows XPWindows 7

資料庫MySQL

Web ServerApache

Client

Notepad++

SSHSecureShellClient-329

關鍵技術

ServerPHPSQL

ClientJavaSQLHTTP

表 2硬體設備

Server PC1(for Database +Web Server)

Client

Zigbee(只限 32位元作業系統)

PC1(需有 RS232介面)

3

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

修平科技大學

資訊網路技術系實務專題

遠端家電控制

指導老師 ___________________老師

評審老師 ___________________老師

___________________老師

___________________老師

學生 陳鵬宇 BN100115

施廷勳 BN100085

王鈺欣 BN100073

李至琴 BN100109

陳悅文 BN100082

中華民國 103 年 6 月 23 日

I

摘要

近幾年無線網路技術發展迅速2013 年 6 月使用無線寬頻上網

的用戶達 1072 萬可看出台灣有非常多的人在使用無線上網如果

可以利用手中的手機遠端遙控家中的電器設備達到節能安全便

利又省時不同的家庭擁有的家電產品也有所不同系統提供各式各

樣的遙控器型號讓使用者做選擇也可以做修改提供更方便的數位

化家庭設備在邁向科技發達的新時代智慧家電節能已經成為熱門

話題本專題主要使用物聯網概念結合晶片與無線感測技術

(ZigBee)將家庭中常用具有紅外線遙控器的家電設備在不改裝家

電遙控器的情況下以 ZigBee 網路遠端遙控設備利用 ZigBee 傳輸

紅外訊號以 Ethernet 連線至 ZigBee 模組ZigBee 再將使用端所要

求的功能轉為紅外線訊號發射進而遙控家中電器為了驗證本專題

的省時又便利我們可以在炎熱的夏天由外返家時可以先行在離家

不遠處利用手機遠端遙控家中的電扇開啟讓我們抵達家中時室內

已經降到使用者所要求的溫度真正達到手機遠端遙控家電設備

II

目錄

第一章緒論 1

1-1 研究動機與研究問題 1

1-2 平台需求 3

1-3 工作分配 4

第二章背景知識 6

2-1 RS232技術介紹 6

2-1-1概論 6

2-1-2連接 7

2-2 WinLIRC技術介紹 9

2-3 Zigbee 技術背景知識 13

2-3-1技術介紹 13

2-3-2標準制定 14

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY) 15

2-3-4 裝置模式 18

2-3-5 網路層(NWK) 19

2-3-6 ZigBee傳輸模式與速率 19

2-4 紅外線技術介紹 21

2-4-1紅外線訊號協議 23

2-4-2IRDA紅外線協定 23

2-4-3 ASK紅外線協定 25

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定 25

2-4-5IRDA FIR紅外線協定 26

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定 30

2-4-7 NEC-IR紅外線協定 30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定 31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定 32

III

2-5 PHP簡介 32

2-6 MYSQL簡介 33

2-6-1 MYSQL介紹 33

2-6-2 MYSQL特色 34

2-6-3管理 MySQL的工具 34

第三章系統分析與設計 36

3-1 系統架構圖 36

3-2 資料庫規劃 37

3-3 系統類別圖 38

3-3-1系統註冊類別圖 38

3-3-2系統登入類別圖 39

3-3-3設備新增類別圖 40

3-3-4設備修改類別圖 40

3-3-5設備刪除類別圖 41

3-3-6設備控制類別圖 42

3-4 系統流程圖 43

3-4-1 初始流程 43

3-4-3 會員登入 44

3-4-4 管理員登入 46

第四章實作成果 47

4-1 系統驗證 47

4-1-1遙控器學習 48

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作 56

4-2 系統實作 64

4-2-1會員部分 64

4-2-2管理員部分 70

第五章結論與未來發展 72

IV

問題與討論 74

參考文獻 75

V

表格目錄

表 1 軟體清單 3

表 2硬體設備 3

表 3 工作分配表 4

表 4 RS232 腳位說明 8

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道 17

VI

圖片目錄

圖 1 甘特圖 5

圖 2 RS232 埠 6

圖 3 WinLIRC 配置 10

圖 4 WinLIRC 使用者介面 10

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路 11

圖 6 紅外線接收電路實體圖 12

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖 15

圖 8 頻段圖 17

圖 9 ZigBee 裝置示意圖 18

圖 10 網路拓樸型態圖 19

圖 11 ZigBee傳輸方式 20

圖 12 IRDA SIR 封包格式 24

圖 13 ASK IR 封包 25

圖 14 IRDA HDLC 封包 26

圖 15 IRDA FIR 封包 27

圖 16 NEC PD6122 封包格式 30

圖 17 NEC PD6122 資料封包 30

圖 18 Philips RC-5 封包格式 31

圖 19管理 MySQL的工具-phpMyaAdmin主頁面 35

圖 20 系統架構圖 36

圖 21 資料庫規劃 37

圖 22 系統註冊類別圖 38

圖 23 系統登入類別圖 39

圖 24 設備新增類別圖 40

圖 25 設備修改類別圖 41

圖 26 設備刪除類別圖 41

圖 27 設備控制類別圖 42

圖 28 首頁流程圖 43

圖 29 註冊流程圖 44

圖 30 會員流程圖 45

圖 31 管理者流程圖 46

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形 47

圖 33為自製訊號錄製器 48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼 49

圖 35建立設定檔 50

圖 36 確認遙控器頭段碼 51

VII

圖 37 開始學習遙控器 51

圖 38 紀錄遙控器頭段碼 52

圖 39 52

圖 40 52

圖 41 輸入遙控器名稱 53

圖 42 53

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT 54

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板 56

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收 57

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料 57

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址 58

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接 59

圖 49 KIT板接上網路線接收資料 59

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送 60

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送 61

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號 62

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號 63

圖 54 IRGraph測試讀出訊號 63

圖 55 系統首頁 64

圖 56 隱私權同意書 65

圖 57加入會員 65

圖 58 登入畫面 66

圖 59 新增設備 66

圖 60 設備資料 67

圖 61 遙控器畫面 1 68

圖 62 遙控器畫面 2 68

圖 63 修改設備 69

圖 64 修改會員資料 69

圖 65 會員資料 70

圖 66 會員設備資料 71

VIII

第一章緒論

1-1 研究動機與研究問題

近年來隨著資訊家電的風行讓家用電器可以透過手機平板

電腦來遠端遙控進而控制家用電器的起動與關閉以達到遠距離遙

控的目的當外出時想到有家電忘記關閉卻沒有人在家裡也無法及

時回家時就可以透過遠端遙控來做關閉這樣一方面可以避免不必

要的危險也可以避免多餘的電費相當便利或是為了節省時間

在還沒到家之前把家中的電鍋先做開啟煮飯這樣到家時飯就已

經煮好了相當省時隨著科技的進步與人類生活品質的提升家家

戶戶人手都有手機平板電腦在這忙錄的社會中方便迅速已成

為現代人所必備的生活方式如何能夠生活得既方便又省時是人們

所追求的所以我們可以在任何時候任何地方透過遠端遙控控制

家中的電器使得回到家前屋內的環境已張羅好也不必擔心出門後

家電的電源沒關等問題使我們的生活帶來許多便利及效率

本專題注重在以現有家電做整合只要產品廠商設有遙控器

就可以與本專題做整合任何新生產之設備皆可以用訊號學習方式儲

存生活中所有的家電用品幾乎需要使用遙控器操作隨著現代化層

次和生活品質的需求不同對遙控便利性的需求程度不同然而市面

1

上已經有許多廠商研發出可以集多款遙控器訊號於一身的產品並建

有大量的型號資料庫供作選擇不過卻缺少了利用 Ethernet 做遠端遙

控家電的功能如果能接上 Ethernet還可以使用手機來發送指令給

紅外線發射器進而遙控電器

在紅外線訊號中除了線上 LIRC 的遙控器型號資料庫外難以取

得新款式的家電產品遙控器訊號所以必須另尋他法做遙控器的學

習讓新發售的家電產品也可以及時使用遠端遙控功能依據各廠牌

的不同學習到的訊號檔案還需要寫入資料庫儲存採用 ZigBee 實驗

版來做 Ethernet 連結至 ZigBee 在由其發射紅外線電路至家電產品

2

1-2 平台需求

對整體系統開發的需要以下以表格方式列出所需的相關軟硬

體與模組

表 1 軟體清單

Server

作業系統Windows XPWindows 7

資料庫MySQL

Web ServerApache

Client

Notepad++

SSHSecureShellClient-329

關鍵技術

ServerPHPSQL

ClientJavaSQLHTTP

表 2硬體設備

Server PC1(for Database +Web Server)

Client

Zigbee(只限 32位元作業系統)

PC1(需有 RS232介面)

3

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

摘要

近幾年無線網路技術發展迅速2013 年 6 月使用無線寬頻上網

的用戶達 1072 萬可看出台灣有非常多的人在使用無線上網如果

可以利用手中的手機遠端遙控家中的電器設備達到節能安全便

利又省時不同的家庭擁有的家電產品也有所不同系統提供各式各

樣的遙控器型號讓使用者做選擇也可以做修改提供更方便的數位

化家庭設備在邁向科技發達的新時代智慧家電節能已經成為熱門

話題本專題主要使用物聯網概念結合晶片與無線感測技術

(ZigBee)將家庭中常用具有紅外線遙控器的家電設備在不改裝家

電遙控器的情況下以 ZigBee 網路遠端遙控設備利用 ZigBee 傳輸

紅外訊號以 Ethernet 連線至 ZigBee 模組ZigBee 再將使用端所要

求的功能轉為紅外線訊號發射進而遙控家中電器為了驗證本專題

的省時又便利我們可以在炎熱的夏天由外返家時可以先行在離家

不遠處利用手機遠端遙控家中的電扇開啟讓我們抵達家中時室內

已經降到使用者所要求的溫度真正達到手機遠端遙控家電設備

II

目錄

第一章緒論 1

1-1 研究動機與研究問題 1

1-2 平台需求 3

1-3 工作分配 4

第二章背景知識 6

2-1 RS232技術介紹 6

2-1-1概論 6

2-1-2連接 7

2-2 WinLIRC技術介紹 9

2-3 Zigbee 技術背景知識 13

2-3-1技術介紹 13

2-3-2標準制定 14

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY) 15

2-3-4 裝置模式 18

2-3-5 網路層(NWK) 19

2-3-6 ZigBee傳輸模式與速率 19

2-4 紅外線技術介紹 21

2-4-1紅外線訊號協議 23

2-4-2IRDA紅外線協定 23

2-4-3 ASK紅外線協定 25

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定 25

2-4-5IRDA FIR紅外線協定 26

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定 30

2-4-7 NEC-IR紅外線協定 30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定 31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定 32

III

2-5 PHP簡介 32

2-6 MYSQL簡介 33

2-6-1 MYSQL介紹 33

2-6-2 MYSQL特色 34

2-6-3管理 MySQL的工具 34

第三章系統分析與設計 36

3-1 系統架構圖 36

3-2 資料庫規劃 37

3-3 系統類別圖 38

3-3-1系統註冊類別圖 38

3-3-2系統登入類別圖 39

3-3-3設備新增類別圖 40

3-3-4設備修改類別圖 40

3-3-5設備刪除類別圖 41

3-3-6設備控制類別圖 42

3-4 系統流程圖 43

3-4-1 初始流程 43

3-4-3 會員登入 44

3-4-4 管理員登入 46

第四章實作成果 47

4-1 系統驗證 47

4-1-1遙控器學習 48

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作 56

4-2 系統實作 64

4-2-1會員部分 64

4-2-2管理員部分 70

第五章結論與未來發展 72

IV

問題與討論 74

參考文獻 75

V

表格目錄

表 1 軟體清單 3

表 2硬體設備 3

表 3 工作分配表 4

表 4 RS232 腳位說明 8

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道 17

VI

圖片目錄

圖 1 甘特圖 5

圖 2 RS232 埠 6

圖 3 WinLIRC 配置 10

圖 4 WinLIRC 使用者介面 10

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路 11

圖 6 紅外線接收電路實體圖 12

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖 15

圖 8 頻段圖 17

圖 9 ZigBee 裝置示意圖 18

圖 10 網路拓樸型態圖 19

圖 11 ZigBee傳輸方式 20

圖 12 IRDA SIR 封包格式 24

圖 13 ASK IR 封包 25

圖 14 IRDA HDLC 封包 26

圖 15 IRDA FIR 封包 27

圖 16 NEC PD6122 封包格式 30

圖 17 NEC PD6122 資料封包 30

圖 18 Philips RC-5 封包格式 31

圖 19管理 MySQL的工具-phpMyaAdmin主頁面 35

圖 20 系統架構圖 36

圖 21 資料庫規劃 37

圖 22 系統註冊類別圖 38

圖 23 系統登入類別圖 39

圖 24 設備新增類別圖 40

圖 25 設備修改類別圖 41

圖 26 設備刪除類別圖 41

圖 27 設備控制類別圖 42

圖 28 首頁流程圖 43

圖 29 註冊流程圖 44

圖 30 會員流程圖 45

圖 31 管理者流程圖 46

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形 47

圖 33為自製訊號錄製器 48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼 49

圖 35建立設定檔 50

圖 36 確認遙控器頭段碼 51

VII

圖 37 開始學習遙控器 51

圖 38 紀錄遙控器頭段碼 52

圖 39 52

圖 40 52

圖 41 輸入遙控器名稱 53

圖 42 53

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT 54

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板 56

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收 57

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料 57

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址 58

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接 59

圖 49 KIT板接上網路線接收資料 59

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送 60

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送 61

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號 62

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號 63

圖 54 IRGraph測試讀出訊號 63

圖 55 系統首頁 64

圖 56 隱私權同意書 65

圖 57加入會員 65

圖 58 登入畫面 66

圖 59 新增設備 66

圖 60 設備資料 67

圖 61 遙控器畫面 1 68

圖 62 遙控器畫面 2 68

圖 63 修改設備 69

圖 64 修改會員資料 69

圖 65 會員資料 70

圖 66 會員設備資料 71

VIII

第一章緒論

1-1 研究動機與研究問題

近年來隨著資訊家電的風行讓家用電器可以透過手機平板

電腦來遠端遙控進而控制家用電器的起動與關閉以達到遠距離遙

控的目的當外出時想到有家電忘記關閉卻沒有人在家裡也無法及

時回家時就可以透過遠端遙控來做關閉這樣一方面可以避免不必

要的危險也可以避免多餘的電費相當便利或是為了節省時間

在還沒到家之前把家中的電鍋先做開啟煮飯這樣到家時飯就已

經煮好了相當省時隨著科技的進步與人類生活品質的提升家家

戶戶人手都有手機平板電腦在這忙錄的社會中方便迅速已成

為現代人所必備的生活方式如何能夠生活得既方便又省時是人們

所追求的所以我們可以在任何時候任何地方透過遠端遙控控制

家中的電器使得回到家前屋內的環境已張羅好也不必擔心出門後

家電的電源沒關等問題使我們的生活帶來許多便利及效率

本專題注重在以現有家電做整合只要產品廠商設有遙控器

就可以與本專題做整合任何新生產之設備皆可以用訊號學習方式儲

存生活中所有的家電用品幾乎需要使用遙控器操作隨著現代化層

次和生活品質的需求不同對遙控便利性的需求程度不同然而市面

1

上已經有許多廠商研發出可以集多款遙控器訊號於一身的產品並建

有大量的型號資料庫供作選擇不過卻缺少了利用 Ethernet 做遠端遙

控家電的功能如果能接上 Ethernet還可以使用手機來發送指令給

紅外線發射器進而遙控電器

在紅外線訊號中除了線上 LIRC 的遙控器型號資料庫外難以取

得新款式的家電產品遙控器訊號所以必須另尋他法做遙控器的學

習讓新發售的家電產品也可以及時使用遠端遙控功能依據各廠牌

的不同學習到的訊號檔案還需要寫入資料庫儲存採用 ZigBee 實驗

版來做 Ethernet 連結至 ZigBee 在由其發射紅外線電路至家電產品

2

1-2 平台需求

對整體系統開發的需要以下以表格方式列出所需的相關軟硬

體與模組

表 1 軟體清單

Server

作業系統Windows XPWindows 7

資料庫MySQL

Web ServerApache

Client

Notepad++

SSHSecureShellClient-329

關鍵技術

ServerPHPSQL

ClientJavaSQLHTTP

表 2硬體設備

Server PC1(for Database +Web Server)

Client

Zigbee(只限 32位元作業系統)

PC1(需有 RS232介面)

3

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

目錄

第一章緒論 1

1-1 研究動機與研究問題 1

1-2 平台需求 3

1-3 工作分配 4

第二章背景知識 6

2-1 RS232技術介紹 6

2-1-1概論 6

2-1-2連接 7

2-2 WinLIRC技術介紹 9

2-3 Zigbee 技術背景知識 13

2-3-1技術介紹 13

2-3-2標準制定 14

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY) 15

2-3-4 裝置模式 18

2-3-5 網路層(NWK) 19

2-3-6 ZigBee傳輸模式與速率 19

2-4 紅外線技術介紹 21

2-4-1紅外線訊號協議 23

2-4-2IRDA紅外線協定 23

2-4-3 ASK紅外線協定 25

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定 25

2-4-5IRDA FIR紅外線協定 26

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定 30

2-4-7 NEC-IR紅外線協定 30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定 31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定 32

III

2-5 PHP簡介 32

2-6 MYSQL簡介 33

2-6-1 MYSQL介紹 33

2-6-2 MYSQL特色 34

2-6-3管理 MySQL的工具 34

第三章系統分析與設計 36

3-1 系統架構圖 36

3-2 資料庫規劃 37

3-3 系統類別圖 38

3-3-1系統註冊類別圖 38

3-3-2系統登入類別圖 39

3-3-3設備新增類別圖 40

3-3-4設備修改類別圖 40

3-3-5設備刪除類別圖 41

3-3-6設備控制類別圖 42

3-4 系統流程圖 43

3-4-1 初始流程 43

3-4-3 會員登入 44

3-4-4 管理員登入 46

第四章實作成果 47

4-1 系統驗證 47

4-1-1遙控器學習 48

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作 56

4-2 系統實作 64

4-2-1會員部分 64

4-2-2管理員部分 70

第五章結論與未來發展 72

IV

問題與討論 74

參考文獻 75

V

表格目錄

表 1 軟體清單 3

表 2硬體設備 3

表 3 工作分配表 4

表 4 RS232 腳位說明 8

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道 17

VI

圖片目錄

圖 1 甘特圖 5

圖 2 RS232 埠 6

圖 3 WinLIRC 配置 10

圖 4 WinLIRC 使用者介面 10

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路 11

圖 6 紅外線接收電路實體圖 12

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖 15

圖 8 頻段圖 17

圖 9 ZigBee 裝置示意圖 18

圖 10 網路拓樸型態圖 19

圖 11 ZigBee傳輸方式 20

圖 12 IRDA SIR 封包格式 24

圖 13 ASK IR 封包 25

圖 14 IRDA HDLC 封包 26

圖 15 IRDA FIR 封包 27

圖 16 NEC PD6122 封包格式 30

圖 17 NEC PD6122 資料封包 30

圖 18 Philips RC-5 封包格式 31

圖 19管理 MySQL的工具-phpMyaAdmin主頁面 35

圖 20 系統架構圖 36

圖 21 資料庫規劃 37

圖 22 系統註冊類別圖 38

圖 23 系統登入類別圖 39

圖 24 設備新增類別圖 40

圖 25 設備修改類別圖 41

圖 26 設備刪除類別圖 41

圖 27 設備控制類別圖 42

圖 28 首頁流程圖 43

圖 29 註冊流程圖 44

圖 30 會員流程圖 45

圖 31 管理者流程圖 46

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形 47

圖 33為自製訊號錄製器 48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼 49

圖 35建立設定檔 50

圖 36 確認遙控器頭段碼 51

VII

圖 37 開始學習遙控器 51

圖 38 紀錄遙控器頭段碼 52

圖 39 52

圖 40 52

圖 41 輸入遙控器名稱 53

圖 42 53

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT 54

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板 56

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收 57

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料 57

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址 58

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接 59

圖 49 KIT板接上網路線接收資料 59

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送 60

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送 61

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號 62

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號 63

圖 54 IRGraph測試讀出訊號 63

圖 55 系統首頁 64

圖 56 隱私權同意書 65

圖 57加入會員 65

圖 58 登入畫面 66

圖 59 新增設備 66

圖 60 設備資料 67

圖 61 遙控器畫面 1 68

圖 62 遙控器畫面 2 68

圖 63 修改設備 69

圖 64 修改會員資料 69

圖 65 會員資料 70

圖 66 會員設備資料 71

VIII

第一章緒論

1-1 研究動機與研究問題

近年來隨著資訊家電的風行讓家用電器可以透過手機平板

電腦來遠端遙控進而控制家用電器的起動與關閉以達到遠距離遙

控的目的當外出時想到有家電忘記關閉卻沒有人在家裡也無法及

時回家時就可以透過遠端遙控來做關閉這樣一方面可以避免不必

要的危險也可以避免多餘的電費相當便利或是為了節省時間

在還沒到家之前把家中的電鍋先做開啟煮飯這樣到家時飯就已

經煮好了相當省時隨著科技的進步與人類生活品質的提升家家

戶戶人手都有手機平板電腦在這忙錄的社會中方便迅速已成

為現代人所必備的生活方式如何能夠生活得既方便又省時是人們

所追求的所以我們可以在任何時候任何地方透過遠端遙控控制

家中的電器使得回到家前屋內的環境已張羅好也不必擔心出門後

家電的電源沒關等問題使我們的生活帶來許多便利及效率

本專題注重在以現有家電做整合只要產品廠商設有遙控器

就可以與本專題做整合任何新生產之設備皆可以用訊號學習方式儲

存生活中所有的家電用品幾乎需要使用遙控器操作隨著現代化層

次和生活品質的需求不同對遙控便利性的需求程度不同然而市面

1

上已經有許多廠商研發出可以集多款遙控器訊號於一身的產品並建

有大量的型號資料庫供作選擇不過卻缺少了利用 Ethernet 做遠端遙

控家電的功能如果能接上 Ethernet還可以使用手機來發送指令給

紅外線發射器進而遙控電器

在紅外線訊號中除了線上 LIRC 的遙控器型號資料庫外難以取

得新款式的家電產品遙控器訊號所以必須另尋他法做遙控器的學

習讓新發售的家電產品也可以及時使用遠端遙控功能依據各廠牌

的不同學習到的訊號檔案還需要寫入資料庫儲存採用 ZigBee 實驗

版來做 Ethernet 連結至 ZigBee 在由其發射紅外線電路至家電產品

2

1-2 平台需求

對整體系統開發的需要以下以表格方式列出所需的相關軟硬

體與模組

表 1 軟體清單

Server

作業系統Windows XPWindows 7

資料庫MySQL

Web ServerApache

Client

Notepad++

SSHSecureShellClient-329

關鍵技術

ServerPHPSQL

ClientJavaSQLHTTP

表 2硬體設備

Server PC1(for Database +Web Server)

Client

Zigbee(只限 32位元作業系統)

PC1(需有 RS232介面)

3

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-5 PHP簡介 32

2-6 MYSQL簡介 33

2-6-1 MYSQL介紹 33

2-6-2 MYSQL特色 34

2-6-3管理 MySQL的工具 34

第三章系統分析與設計 36

3-1 系統架構圖 36

3-2 資料庫規劃 37

3-3 系統類別圖 38

3-3-1系統註冊類別圖 38

3-3-2系統登入類別圖 39

3-3-3設備新增類別圖 40

3-3-4設備修改類別圖 40

3-3-5設備刪除類別圖 41

3-3-6設備控制類別圖 42

3-4 系統流程圖 43

3-4-1 初始流程 43

3-4-3 會員登入 44

3-4-4 管理員登入 46

第四章實作成果 47

4-1 系統驗證 47

4-1-1遙控器學習 48

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作 56

4-2 系統實作 64

4-2-1會員部分 64

4-2-2管理員部分 70

第五章結論與未來發展 72

IV

問題與討論 74

參考文獻 75

V

表格目錄

表 1 軟體清單 3

表 2硬體設備 3

表 3 工作分配表 4

表 4 RS232 腳位說明 8

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道 17

VI

圖片目錄

圖 1 甘特圖 5

圖 2 RS232 埠 6

圖 3 WinLIRC 配置 10

圖 4 WinLIRC 使用者介面 10

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路 11

圖 6 紅外線接收電路實體圖 12

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖 15

圖 8 頻段圖 17

圖 9 ZigBee 裝置示意圖 18

圖 10 網路拓樸型態圖 19

圖 11 ZigBee傳輸方式 20

圖 12 IRDA SIR 封包格式 24

圖 13 ASK IR 封包 25

圖 14 IRDA HDLC 封包 26

圖 15 IRDA FIR 封包 27

圖 16 NEC PD6122 封包格式 30

圖 17 NEC PD6122 資料封包 30

圖 18 Philips RC-5 封包格式 31

圖 19管理 MySQL的工具-phpMyaAdmin主頁面 35

圖 20 系統架構圖 36

圖 21 資料庫規劃 37

圖 22 系統註冊類別圖 38

圖 23 系統登入類別圖 39

圖 24 設備新增類別圖 40

圖 25 設備修改類別圖 41

圖 26 設備刪除類別圖 41

圖 27 設備控制類別圖 42

圖 28 首頁流程圖 43

圖 29 註冊流程圖 44

圖 30 會員流程圖 45

圖 31 管理者流程圖 46

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形 47

圖 33為自製訊號錄製器 48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼 49

圖 35建立設定檔 50

圖 36 確認遙控器頭段碼 51

VII

圖 37 開始學習遙控器 51

圖 38 紀錄遙控器頭段碼 52

圖 39 52

圖 40 52

圖 41 輸入遙控器名稱 53

圖 42 53

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT 54

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板 56

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收 57

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料 57

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址 58

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接 59

圖 49 KIT板接上網路線接收資料 59

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送 60

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送 61

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號 62

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號 63

圖 54 IRGraph測試讀出訊號 63

圖 55 系統首頁 64

圖 56 隱私權同意書 65

圖 57加入會員 65

圖 58 登入畫面 66

圖 59 新增設備 66

圖 60 設備資料 67

圖 61 遙控器畫面 1 68

圖 62 遙控器畫面 2 68

圖 63 修改設備 69

圖 64 修改會員資料 69

圖 65 會員資料 70

圖 66 會員設備資料 71

VIII

第一章緒論

1-1 研究動機與研究問題

近年來隨著資訊家電的風行讓家用電器可以透過手機平板

電腦來遠端遙控進而控制家用電器的起動與關閉以達到遠距離遙

控的目的當外出時想到有家電忘記關閉卻沒有人在家裡也無法及

時回家時就可以透過遠端遙控來做關閉這樣一方面可以避免不必

要的危險也可以避免多餘的電費相當便利或是為了節省時間

在還沒到家之前把家中的電鍋先做開啟煮飯這樣到家時飯就已

經煮好了相當省時隨著科技的進步與人類生活品質的提升家家

戶戶人手都有手機平板電腦在這忙錄的社會中方便迅速已成

為現代人所必備的生活方式如何能夠生活得既方便又省時是人們

所追求的所以我們可以在任何時候任何地方透過遠端遙控控制

家中的電器使得回到家前屋內的環境已張羅好也不必擔心出門後

家電的電源沒關等問題使我們的生活帶來許多便利及效率

本專題注重在以現有家電做整合只要產品廠商設有遙控器

就可以與本專題做整合任何新生產之設備皆可以用訊號學習方式儲

存生活中所有的家電用品幾乎需要使用遙控器操作隨著現代化層

次和生活品質的需求不同對遙控便利性的需求程度不同然而市面

1

上已經有許多廠商研發出可以集多款遙控器訊號於一身的產品並建

有大量的型號資料庫供作選擇不過卻缺少了利用 Ethernet 做遠端遙

控家電的功能如果能接上 Ethernet還可以使用手機來發送指令給

紅外線發射器進而遙控電器

在紅外線訊號中除了線上 LIRC 的遙控器型號資料庫外難以取

得新款式的家電產品遙控器訊號所以必須另尋他法做遙控器的學

習讓新發售的家電產品也可以及時使用遠端遙控功能依據各廠牌

的不同學習到的訊號檔案還需要寫入資料庫儲存採用 ZigBee 實驗

版來做 Ethernet 連結至 ZigBee 在由其發射紅外線電路至家電產品

2

1-2 平台需求

對整體系統開發的需要以下以表格方式列出所需的相關軟硬

體與模組

表 1 軟體清單

Server

作業系統Windows XPWindows 7

資料庫MySQL

Web ServerApache

Client

Notepad++

SSHSecureShellClient-329

關鍵技術

ServerPHPSQL

ClientJavaSQLHTTP

表 2硬體設備

Server PC1(for Database +Web Server)

Client

Zigbee(只限 32位元作業系統)

PC1(需有 RS232介面)

3

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

問題與討論 74

參考文獻 75

V

表格目錄

表 1 軟體清單 3

表 2硬體設備 3

表 3 工作分配表 4

表 4 RS232 腳位說明 8

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道 17

VI

圖片目錄

圖 1 甘特圖 5

圖 2 RS232 埠 6

圖 3 WinLIRC 配置 10

圖 4 WinLIRC 使用者介面 10

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路 11

圖 6 紅外線接收電路實體圖 12

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖 15

圖 8 頻段圖 17

圖 9 ZigBee 裝置示意圖 18

圖 10 網路拓樸型態圖 19

圖 11 ZigBee傳輸方式 20

圖 12 IRDA SIR 封包格式 24

圖 13 ASK IR 封包 25

圖 14 IRDA HDLC 封包 26

圖 15 IRDA FIR 封包 27

圖 16 NEC PD6122 封包格式 30

圖 17 NEC PD6122 資料封包 30

圖 18 Philips RC-5 封包格式 31

圖 19管理 MySQL的工具-phpMyaAdmin主頁面 35

圖 20 系統架構圖 36

圖 21 資料庫規劃 37

圖 22 系統註冊類別圖 38

圖 23 系統登入類別圖 39

圖 24 設備新增類別圖 40

圖 25 設備修改類別圖 41

圖 26 設備刪除類別圖 41

圖 27 設備控制類別圖 42

圖 28 首頁流程圖 43

圖 29 註冊流程圖 44

圖 30 會員流程圖 45

圖 31 管理者流程圖 46

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形 47

圖 33為自製訊號錄製器 48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼 49

圖 35建立設定檔 50

圖 36 確認遙控器頭段碼 51

VII

圖 37 開始學習遙控器 51

圖 38 紀錄遙控器頭段碼 52

圖 39 52

圖 40 52

圖 41 輸入遙控器名稱 53

圖 42 53

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT 54

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板 56

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收 57

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料 57

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址 58

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接 59

圖 49 KIT板接上網路線接收資料 59

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送 60

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送 61

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號 62

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號 63

圖 54 IRGraph測試讀出訊號 63

圖 55 系統首頁 64

圖 56 隱私權同意書 65

圖 57加入會員 65

圖 58 登入畫面 66

圖 59 新增設備 66

圖 60 設備資料 67

圖 61 遙控器畫面 1 68

圖 62 遙控器畫面 2 68

圖 63 修改設備 69

圖 64 修改會員資料 69

圖 65 會員資料 70

圖 66 會員設備資料 71

VIII

第一章緒論

1-1 研究動機與研究問題

近年來隨著資訊家電的風行讓家用電器可以透過手機平板

電腦來遠端遙控進而控制家用電器的起動與關閉以達到遠距離遙

控的目的當外出時想到有家電忘記關閉卻沒有人在家裡也無法及

時回家時就可以透過遠端遙控來做關閉這樣一方面可以避免不必

要的危險也可以避免多餘的電費相當便利或是為了節省時間

在還沒到家之前把家中的電鍋先做開啟煮飯這樣到家時飯就已

經煮好了相當省時隨著科技的進步與人類生活品質的提升家家

戶戶人手都有手機平板電腦在這忙錄的社會中方便迅速已成

為現代人所必備的生活方式如何能夠生活得既方便又省時是人們

所追求的所以我們可以在任何時候任何地方透過遠端遙控控制

家中的電器使得回到家前屋內的環境已張羅好也不必擔心出門後

家電的電源沒關等問題使我們的生活帶來許多便利及效率

本專題注重在以現有家電做整合只要產品廠商設有遙控器

就可以與本專題做整合任何新生產之設備皆可以用訊號學習方式儲

存生活中所有的家電用品幾乎需要使用遙控器操作隨著現代化層

次和生活品質的需求不同對遙控便利性的需求程度不同然而市面

1

上已經有許多廠商研發出可以集多款遙控器訊號於一身的產品並建

有大量的型號資料庫供作選擇不過卻缺少了利用 Ethernet 做遠端遙

控家電的功能如果能接上 Ethernet還可以使用手機來發送指令給

紅外線發射器進而遙控電器

在紅外線訊號中除了線上 LIRC 的遙控器型號資料庫外難以取

得新款式的家電產品遙控器訊號所以必須另尋他法做遙控器的學

習讓新發售的家電產品也可以及時使用遠端遙控功能依據各廠牌

的不同學習到的訊號檔案還需要寫入資料庫儲存採用 ZigBee 實驗

版來做 Ethernet 連結至 ZigBee 在由其發射紅外線電路至家電產品

2

1-2 平台需求

對整體系統開發的需要以下以表格方式列出所需的相關軟硬

體與模組

表 1 軟體清單

Server

作業系統Windows XPWindows 7

資料庫MySQL

Web ServerApache

Client

Notepad++

SSHSecureShellClient-329

關鍵技術

ServerPHPSQL

ClientJavaSQLHTTP

表 2硬體設備

Server PC1(for Database +Web Server)

Client

Zigbee(只限 32位元作業系統)

PC1(需有 RS232介面)

3

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

表格目錄

表 1 軟體清單 3

表 2硬體設備 3

表 3 工作分配表 4

表 4 RS232 腳位說明 8

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道 17

VI

圖片目錄

圖 1 甘特圖 5

圖 2 RS232 埠 6

圖 3 WinLIRC 配置 10

圖 4 WinLIRC 使用者介面 10

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路 11

圖 6 紅外線接收電路實體圖 12

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖 15

圖 8 頻段圖 17

圖 9 ZigBee 裝置示意圖 18

圖 10 網路拓樸型態圖 19

圖 11 ZigBee傳輸方式 20

圖 12 IRDA SIR 封包格式 24

圖 13 ASK IR 封包 25

圖 14 IRDA HDLC 封包 26

圖 15 IRDA FIR 封包 27

圖 16 NEC PD6122 封包格式 30

圖 17 NEC PD6122 資料封包 30

圖 18 Philips RC-5 封包格式 31

圖 19管理 MySQL的工具-phpMyaAdmin主頁面 35

圖 20 系統架構圖 36

圖 21 資料庫規劃 37

圖 22 系統註冊類別圖 38

圖 23 系統登入類別圖 39

圖 24 設備新增類別圖 40

圖 25 設備修改類別圖 41

圖 26 設備刪除類別圖 41

圖 27 設備控制類別圖 42

圖 28 首頁流程圖 43

圖 29 註冊流程圖 44

圖 30 會員流程圖 45

圖 31 管理者流程圖 46

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形 47

圖 33為自製訊號錄製器 48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼 49

圖 35建立設定檔 50

圖 36 確認遙控器頭段碼 51

VII

圖 37 開始學習遙控器 51

圖 38 紀錄遙控器頭段碼 52

圖 39 52

圖 40 52

圖 41 輸入遙控器名稱 53

圖 42 53

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT 54

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板 56

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收 57

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料 57

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址 58

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接 59

圖 49 KIT板接上網路線接收資料 59

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送 60

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送 61

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號 62

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號 63

圖 54 IRGraph測試讀出訊號 63

圖 55 系統首頁 64

圖 56 隱私權同意書 65

圖 57加入會員 65

圖 58 登入畫面 66

圖 59 新增設備 66

圖 60 設備資料 67

圖 61 遙控器畫面 1 68

圖 62 遙控器畫面 2 68

圖 63 修改設備 69

圖 64 修改會員資料 69

圖 65 會員資料 70

圖 66 會員設備資料 71

VIII

第一章緒論

1-1 研究動機與研究問題

近年來隨著資訊家電的風行讓家用電器可以透過手機平板

電腦來遠端遙控進而控制家用電器的起動與關閉以達到遠距離遙

控的目的當外出時想到有家電忘記關閉卻沒有人在家裡也無法及

時回家時就可以透過遠端遙控來做關閉這樣一方面可以避免不必

要的危險也可以避免多餘的電費相當便利或是為了節省時間

在還沒到家之前把家中的電鍋先做開啟煮飯這樣到家時飯就已

經煮好了相當省時隨著科技的進步與人類生活品質的提升家家

戶戶人手都有手機平板電腦在這忙錄的社會中方便迅速已成

為現代人所必備的生活方式如何能夠生活得既方便又省時是人們

所追求的所以我們可以在任何時候任何地方透過遠端遙控控制

家中的電器使得回到家前屋內的環境已張羅好也不必擔心出門後

家電的電源沒關等問題使我們的生活帶來許多便利及效率

本專題注重在以現有家電做整合只要產品廠商設有遙控器

就可以與本專題做整合任何新生產之設備皆可以用訊號學習方式儲

存生活中所有的家電用品幾乎需要使用遙控器操作隨著現代化層

次和生活品質的需求不同對遙控便利性的需求程度不同然而市面

1

上已經有許多廠商研發出可以集多款遙控器訊號於一身的產品並建

有大量的型號資料庫供作選擇不過卻缺少了利用 Ethernet 做遠端遙

控家電的功能如果能接上 Ethernet還可以使用手機來發送指令給

紅外線發射器進而遙控電器

在紅外線訊號中除了線上 LIRC 的遙控器型號資料庫外難以取

得新款式的家電產品遙控器訊號所以必須另尋他法做遙控器的學

習讓新發售的家電產品也可以及時使用遠端遙控功能依據各廠牌

的不同學習到的訊號檔案還需要寫入資料庫儲存採用 ZigBee 實驗

版來做 Ethernet 連結至 ZigBee 在由其發射紅外線電路至家電產品

2

1-2 平台需求

對整體系統開發的需要以下以表格方式列出所需的相關軟硬

體與模組

表 1 軟體清單

Server

作業系統Windows XPWindows 7

資料庫MySQL

Web ServerApache

Client

Notepad++

SSHSecureShellClient-329

關鍵技術

ServerPHPSQL

ClientJavaSQLHTTP

表 2硬體設備

Server PC1(for Database +Web Server)

Client

Zigbee(只限 32位元作業系統)

PC1(需有 RS232介面)

3

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

圖片目錄

圖 1 甘特圖 5

圖 2 RS232 埠 6

圖 3 WinLIRC 配置 10

圖 4 WinLIRC 使用者介面 10

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路 11

圖 6 紅外線接收電路實體圖 12

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖 15

圖 8 頻段圖 17

圖 9 ZigBee 裝置示意圖 18

圖 10 網路拓樸型態圖 19

圖 11 ZigBee傳輸方式 20

圖 12 IRDA SIR 封包格式 24

圖 13 ASK IR 封包 25

圖 14 IRDA HDLC 封包 26

圖 15 IRDA FIR 封包 27

圖 16 NEC PD6122 封包格式 30

圖 17 NEC PD6122 資料封包 30

圖 18 Philips RC-5 封包格式 31

圖 19管理 MySQL的工具-phpMyaAdmin主頁面 35

圖 20 系統架構圖 36

圖 21 資料庫規劃 37

圖 22 系統註冊類別圖 38

圖 23 系統登入類別圖 39

圖 24 設備新增類別圖 40

圖 25 設備修改類別圖 41

圖 26 設備刪除類別圖 41

圖 27 設備控制類別圖 42

圖 28 首頁流程圖 43

圖 29 註冊流程圖 44

圖 30 會員流程圖 45

圖 31 管理者流程圖 46

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形 47

圖 33為自製訊號錄製器 48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼 49

圖 35建立設定檔 50

圖 36 確認遙控器頭段碼 51

VII

圖 37 開始學習遙控器 51

圖 38 紀錄遙控器頭段碼 52

圖 39 52

圖 40 52

圖 41 輸入遙控器名稱 53

圖 42 53

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT 54

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板 56

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收 57

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料 57

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址 58

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接 59

圖 49 KIT板接上網路線接收資料 59

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送 60

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送 61

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號 62

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號 63

圖 54 IRGraph測試讀出訊號 63

圖 55 系統首頁 64

圖 56 隱私權同意書 65

圖 57加入會員 65

圖 58 登入畫面 66

圖 59 新增設備 66

圖 60 設備資料 67

圖 61 遙控器畫面 1 68

圖 62 遙控器畫面 2 68

圖 63 修改設備 69

圖 64 修改會員資料 69

圖 65 會員資料 70

圖 66 會員設備資料 71

VIII

第一章緒論

1-1 研究動機與研究問題

近年來隨著資訊家電的風行讓家用電器可以透過手機平板

電腦來遠端遙控進而控制家用電器的起動與關閉以達到遠距離遙

控的目的當外出時想到有家電忘記關閉卻沒有人在家裡也無法及

時回家時就可以透過遠端遙控來做關閉這樣一方面可以避免不必

要的危險也可以避免多餘的電費相當便利或是為了節省時間

在還沒到家之前把家中的電鍋先做開啟煮飯這樣到家時飯就已

經煮好了相當省時隨著科技的進步與人類生活品質的提升家家

戶戶人手都有手機平板電腦在這忙錄的社會中方便迅速已成

為現代人所必備的生活方式如何能夠生活得既方便又省時是人們

所追求的所以我們可以在任何時候任何地方透過遠端遙控控制

家中的電器使得回到家前屋內的環境已張羅好也不必擔心出門後

家電的電源沒關等問題使我們的生活帶來許多便利及效率

本專題注重在以現有家電做整合只要產品廠商設有遙控器

就可以與本專題做整合任何新生產之設備皆可以用訊號學習方式儲

存生活中所有的家電用品幾乎需要使用遙控器操作隨著現代化層

次和生活品質的需求不同對遙控便利性的需求程度不同然而市面

1

上已經有許多廠商研發出可以集多款遙控器訊號於一身的產品並建

有大量的型號資料庫供作選擇不過卻缺少了利用 Ethernet 做遠端遙

控家電的功能如果能接上 Ethernet還可以使用手機來發送指令給

紅外線發射器進而遙控電器

在紅外線訊號中除了線上 LIRC 的遙控器型號資料庫外難以取

得新款式的家電產品遙控器訊號所以必須另尋他法做遙控器的學

習讓新發售的家電產品也可以及時使用遠端遙控功能依據各廠牌

的不同學習到的訊號檔案還需要寫入資料庫儲存採用 ZigBee 實驗

版來做 Ethernet 連結至 ZigBee 在由其發射紅外線電路至家電產品

2

1-2 平台需求

對整體系統開發的需要以下以表格方式列出所需的相關軟硬

體與模組

表 1 軟體清單

Server

作業系統Windows XPWindows 7

資料庫MySQL

Web ServerApache

Client

Notepad++

SSHSecureShellClient-329

關鍵技術

ServerPHPSQL

ClientJavaSQLHTTP

表 2硬體設備

Server PC1(for Database +Web Server)

Client

Zigbee(只限 32位元作業系統)

PC1(需有 RS232介面)

3

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

圖 37 開始學習遙控器 51

圖 38 紀錄遙控器頭段碼 52

圖 39 52

圖 40 52

圖 41 輸入遙控器名稱 53

圖 42 53

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT 54

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板 56

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收 57

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料 57

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址 58

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接 59

圖 49 KIT板接上網路線接收資料 59

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送 60

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送 61

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號 62

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號 63

圖 54 IRGraph測試讀出訊號 63

圖 55 系統首頁 64

圖 56 隱私權同意書 65

圖 57加入會員 65

圖 58 登入畫面 66

圖 59 新增設備 66

圖 60 設備資料 67

圖 61 遙控器畫面 1 68

圖 62 遙控器畫面 2 68

圖 63 修改設備 69

圖 64 修改會員資料 69

圖 65 會員資料 70

圖 66 會員設備資料 71

VIII

第一章緒論

1-1 研究動機與研究問題

近年來隨著資訊家電的風行讓家用電器可以透過手機平板

電腦來遠端遙控進而控制家用電器的起動與關閉以達到遠距離遙

控的目的當外出時想到有家電忘記關閉卻沒有人在家裡也無法及

時回家時就可以透過遠端遙控來做關閉這樣一方面可以避免不必

要的危險也可以避免多餘的電費相當便利或是為了節省時間

在還沒到家之前把家中的電鍋先做開啟煮飯這樣到家時飯就已

經煮好了相當省時隨著科技的進步與人類生活品質的提升家家

戶戶人手都有手機平板電腦在這忙錄的社會中方便迅速已成

為現代人所必備的生活方式如何能夠生活得既方便又省時是人們

所追求的所以我們可以在任何時候任何地方透過遠端遙控控制

家中的電器使得回到家前屋內的環境已張羅好也不必擔心出門後

家電的電源沒關等問題使我們的生活帶來許多便利及效率

本專題注重在以現有家電做整合只要產品廠商設有遙控器

就可以與本專題做整合任何新生產之設備皆可以用訊號學習方式儲

存生活中所有的家電用品幾乎需要使用遙控器操作隨著現代化層

次和生活品質的需求不同對遙控便利性的需求程度不同然而市面

1

上已經有許多廠商研發出可以集多款遙控器訊號於一身的產品並建

有大量的型號資料庫供作選擇不過卻缺少了利用 Ethernet 做遠端遙

控家電的功能如果能接上 Ethernet還可以使用手機來發送指令給

紅外線發射器進而遙控電器

在紅外線訊號中除了線上 LIRC 的遙控器型號資料庫外難以取

得新款式的家電產品遙控器訊號所以必須另尋他法做遙控器的學

習讓新發售的家電產品也可以及時使用遠端遙控功能依據各廠牌

的不同學習到的訊號檔案還需要寫入資料庫儲存採用 ZigBee 實驗

版來做 Ethernet 連結至 ZigBee 在由其發射紅外線電路至家電產品

2

1-2 平台需求

對整體系統開發的需要以下以表格方式列出所需的相關軟硬

體與模組

表 1 軟體清單

Server

作業系統Windows XPWindows 7

資料庫MySQL

Web ServerApache

Client

Notepad++

SSHSecureShellClient-329

關鍵技術

ServerPHPSQL

ClientJavaSQLHTTP

表 2硬體設備

Server PC1(for Database +Web Server)

Client

Zigbee(只限 32位元作業系統)

PC1(需有 RS232介面)

3

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

第一章緒論

1-1 研究動機與研究問題

近年來隨著資訊家電的風行讓家用電器可以透過手機平板

電腦來遠端遙控進而控制家用電器的起動與關閉以達到遠距離遙

控的目的當外出時想到有家電忘記關閉卻沒有人在家裡也無法及

時回家時就可以透過遠端遙控來做關閉這樣一方面可以避免不必

要的危險也可以避免多餘的電費相當便利或是為了節省時間

在還沒到家之前把家中的電鍋先做開啟煮飯這樣到家時飯就已

經煮好了相當省時隨著科技的進步與人類生活品質的提升家家

戶戶人手都有手機平板電腦在這忙錄的社會中方便迅速已成

為現代人所必備的生活方式如何能夠生活得既方便又省時是人們

所追求的所以我們可以在任何時候任何地方透過遠端遙控控制

家中的電器使得回到家前屋內的環境已張羅好也不必擔心出門後

家電的電源沒關等問題使我們的生活帶來許多便利及效率

本專題注重在以現有家電做整合只要產品廠商設有遙控器

就可以與本專題做整合任何新生產之設備皆可以用訊號學習方式儲

存生活中所有的家電用品幾乎需要使用遙控器操作隨著現代化層

次和生活品質的需求不同對遙控便利性的需求程度不同然而市面

1

上已經有許多廠商研發出可以集多款遙控器訊號於一身的產品並建

有大量的型號資料庫供作選擇不過卻缺少了利用 Ethernet 做遠端遙

控家電的功能如果能接上 Ethernet還可以使用手機來發送指令給

紅外線發射器進而遙控電器

在紅外線訊號中除了線上 LIRC 的遙控器型號資料庫外難以取

得新款式的家電產品遙控器訊號所以必須另尋他法做遙控器的學

習讓新發售的家電產品也可以及時使用遠端遙控功能依據各廠牌

的不同學習到的訊號檔案還需要寫入資料庫儲存採用 ZigBee 實驗

版來做 Ethernet 連結至 ZigBee 在由其發射紅外線電路至家電產品

2

1-2 平台需求

對整體系統開發的需要以下以表格方式列出所需的相關軟硬

體與模組

表 1 軟體清單

Server

作業系統Windows XPWindows 7

資料庫MySQL

Web ServerApache

Client

Notepad++

SSHSecureShellClient-329

關鍵技術

ServerPHPSQL

ClientJavaSQLHTTP

表 2硬體設備

Server PC1(for Database +Web Server)

Client

Zigbee(只限 32位元作業系統)

PC1(需有 RS232介面)

3

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

上已經有許多廠商研發出可以集多款遙控器訊號於一身的產品並建

有大量的型號資料庫供作選擇不過卻缺少了利用 Ethernet 做遠端遙

控家電的功能如果能接上 Ethernet還可以使用手機來發送指令給

紅外線發射器進而遙控電器

在紅外線訊號中除了線上 LIRC 的遙控器型號資料庫外難以取

得新款式的家電產品遙控器訊號所以必須另尋他法做遙控器的學

習讓新發售的家電產品也可以及時使用遠端遙控功能依據各廠牌

的不同學習到的訊號檔案還需要寫入資料庫儲存採用 ZigBee 實驗

版來做 Ethernet 連結至 ZigBee 在由其發射紅外線電路至家電產品

2

1-2 平台需求

對整體系統開發的需要以下以表格方式列出所需的相關軟硬

體與模組

表 1 軟體清單

Server

作業系統Windows XPWindows 7

資料庫MySQL

Web ServerApache

Client

Notepad++

SSHSecureShellClient-329

關鍵技術

ServerPHPSQL

ClientJavaSQLHTTP

表 2硬體設備

Server PC1(for Database +Web Server)

Client

Zigbee(只限 32位元作業系統)

PC1(需有 RS232介面)

3

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

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式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

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2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

1-2 平台需求

對整體系統開發的需要以下以表格方式列出所需的相關軟硬

體與模組

表 1 軟體清單

Server

作業系統Windows XPWindows 7

資料庫MySQL

Web ServerApache

Client

Notepad++

SSHSecureShellClient-329

關鍵技術

ServerPHPSQL

ClientJavaSQLHTTP

表 2硬體設備

Server PC1(for Database +Web Server)

Client

Zigbee(只限 32位元作業系統)

PC1(需有 RS232介面)

3

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

1-3工作分配

表 3 工作分配表

項目 工作名稱 負責人

1 資料蒐集 全體組員

2 硬體規劃與製作 陳鵬宇

3 PHP 規劃與製作 施廷勳

4 資料庫規劃與製作 王鈺欣

5 專題報告書 全體組員

4

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

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性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

圖 1 甘特圖

5

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

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Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

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IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

第二章背景知識

本專題使用 RS232 學習遙控器編碼以及利用 ZigBee 傳輸紅外

線訊號進而發射所需紅外線編碼

2-1 RS232技術介紹

2-1-1 概論

RS232C 是由美國電子工業聯盟(EIA)所推薦的一個標準232 是

標籤號C 代表第三次的修改(1969 年)IBM 的 PC 機上的 COM1

COM2 介面就是 RS232 的介面對於電氣特性邏輯電位和各種信

號線功能都有一定的規定早期的電腦將 COM1 以 9Pin 的接頭接出

COM2 則是以 25Pin 的接頭接出新一代的電腦都是以 9Pin 的接頭

接出所有 RS232 的通訊埠

圖 2 RS232 埠

6

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

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2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

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2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

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2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

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2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-1-2 連接

RS232 的設計最初是用來連接數據機做傳輸資料使用因此

腳位的意義和數據機的傳輸相關傳輸字元是以一序列的位元串一個

接一個的串列（serial）方式傳輸而最常用的編碼格式是非同步起停

（asynchronous start-stop）格式使用一個起始位元後面緊跟 7 到 8

個資料位元（bit）然後是可選的奇偶校驗位元最後是一或兩個停

止位元因此所發送一個字元至少需要 10 位元帶來的一個好的效

果是使全部的傳輸速率發送訊號的速率以 10 劃分一個最平常的

代替非同步起停方式的是使用高階資料鏈路控制協議（HDLC）

RS232 的裝置可分為兩類分別為資料終端裝置(Data Terminal

Equipment For example DTE)和資料通訊裝置(Data Communication

Equipment DCE)這兩類分別定義了不同線路用來發射與接收訊

號對於電腦通訊而言許多的設置其實是不必要的因此為了節省

空間大多數的 PC 只有使用一個 9Pin 的公接頭其實只要使用 3 跟

Pin 就可以達到全雙工(Full Duplex)通訊的目的分別為 SendReceive

和 Ground

7

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

表 4 RS232 腳位說明

腳位 簡寫 訊號說明

1 CD 數據機通知電腦有載波被偵測到

2 RXD 接收資料

3 TXD 傳送資料

4 DTR 電腦告訴數據機可以進行傳輸

5 GND 地線

6 DSR 數據機告訴電腦一切準備就緒

7 RTS 電腦要求數據機將資料送出

8 CTS 數據機通知電腦可以傳資料過來

9 RI 數據機通知電腦有電話進來

8

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-2 WinLIRC 技術介紹

WinLIRC 是一個以 LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基

礎而在 Windows 環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙

控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在

可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下

圖 3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過

已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按

下使用者介面的 Reconfigure(圖 4)進入學習畫面並按下 Create

Config 按鍵接著 PC 經由紅外線接收器讀取遙控器的發射信號

信號由 WinLIRC 分析並學習將學習完成的信號碼保存於組態檔

中供其他應用程式使用

9

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

圖 3 WinLIRC 配置

圖 4 WinLIRC 使用者介面

10

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

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式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

WinLIRC 優點如下

免費的軟體

硬體線路簡單

可使用大部分的現有遙控器

可以學習多遙控器

圖 5 WinLirc 紅外線接收電路

11

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

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IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

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2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

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2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

圖 6 紅外線接收電路實體圖

12

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-3 Zigbee 技術背景知識

ZigBee 是一項新興的無線感測器網路(wireless sensor network

WSN)技術滿足市場對支援低資料速率低功耗安全可靠的低成

本無線網路的需求

2-3-1 技術介紹

ZigBee 依據 IEEE802154 規範屬於無線個人區域網路

(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與

多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個 ZigBee

裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳

點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用

於以嵌入式系統架構為主的相關應用上

13

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-3-2 標準制定

80215 是一個關於無線個人網絡的通訊的規範它是在 2002 年

初由電機電子工程師學會（IEEE-SA）批准的其最初版本 802151

是由藍芽規範發展起來的並且與藍芽 11 版本完全兼容藍芽是一

個使用很廣泛的規範它為筆記本電腦外設移動電話電子設備

等之間的通信定義了參數這個規範還允許到 Internet 的連接IEEE

80215 工作組努力改進藍牙技術標準他們提出兩種通用 80215 種

類即低速率的 802154（TG4）和高速率的 802153（TG3）

標準制定上為 IEEE 802154 小組主導實體(PHY)層媒體存取控制

(MAC)層資料鏈結層以及傳輸過程中的資料加密機制等發展

ZigBee Alliance 主導軟體標準並共同針對 ZigBee Protocol Stack 的

發展進行研議未來還能依系統客戶的需求為不同應用修正其所需

之應用介面

ZigBee IEEE 802154 通訊協定是具有簡單並擁有彈性的協定他

的設計可以滿足傳輸品質的要求並且對其低傳輸速的的應用達到

最佳化的設定其優勢包含有

(1) 可設定調整的網路架構

(2) 軟體硬體設計上的複雜度降低

14

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

(3) 低耗能的設計使其使用壽命延長

ZigBee概念於 1999年誕生而 2000年 IEEE 正式成立小組 IEEE

802154 並且 2001 年 ZigBee 聯盟誕生其中 ZigBee 規範便是由以上 2

個單位所共同制定在實體層(PHY)媒體儲存控制層(MAC)資料

鏈結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導而 ZigBee Alliance 負責制定

邏輯網路資料傳輸加密機制應用介面規範及各系統產品之間互通

規範如圖 7

圖 7 ZigBee通訊協定分工圖

2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)

ZigBee 提供三種資料傳輸率即在 800MHz 頻道的 20kbps在

900MHz 頻道的 40kbps與在 24GHz 頻道的 250kbps此三種 ZigBee

頻帶的中心頻率與頻道數為使用於歐洲的 868MHz 單一頻道使用

15

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

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2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

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IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

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2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

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2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

於美洲的 915MHz 含 10 個頻道及通用於全球的 245GHz 含 16 個

頻道ZigBee 使用 16bit 短定址與 64bit 擴充定址 實體層主要負責

啟動和停止無線電收發器選擇通道能量偵測以及封包的傳送和接

收等功能 如表 5 及圖 8

在多重接入方面ZigBee 採用具避免碰撞的載頻偵測(Carrier

Sense Multiple Access-Collision Avoidance CSMA-CA)與保證時槽

(Guaranteed Time Slots GTS) 兩種模式其中 GTS 類似預留的時域多

重接入(Time Division Multiple Access TDMA) 在 GTS 模式下欲

通訊的 ZigBee 元件或裝置可不用經過 CSMA-CA 中的隨機競爭機

制即可取得頻道的接入使用權這對緊急訊息傳遞的狀況特別有

用例如配有 ZigBee 的警報感測元件

16

表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

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表 5 ZigBee實體層使用頻帶使用 DSSS直序展頻共 27頻道

圖 8 頻段圖

頻

帶

MHz

頻率範圍

（使用地

區）

MHz

通

道

數

目

DSSS展頻參數 資料速率

細片

率

kchips

調變

位元速

率

kbps

鮑率

ksyms

868 868～8686

(歐洲)

1 300 BPSK 20 20

915 902～928

(美國)

10 600 BPSK 20 40

2450

2400~24835

(全球)

16 2000 OQPSK

250 626

17

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-3-4 裝置模式

在 IEEE802154 中的網路設備可分為 Full-function Device(FFD)

與 Reduced-functionDevice(RFD)兩種一個 FFD 具有 Personal

AreaNetwork (PAN) CoordinatorCoordinator 與 RFD 等功能它可

以跟其它的 RFD 或是 FFD 進行資料傳輸RFD 是一個極其簡單的

網路設備只具備與 FFD 進行資料傳輸的功能簡而言之它一次

只能跟單一 Coordinator 互相結合同時也沒有大量的資料傳輸的需

要所以它的系統資源可以降到最低

協調器(Coordinator)

構成一個 ZigBee 網路 (PAN ID)

路由器(Router)

允許裝置加入網路

多點路由

終端機(End-Device)

在網路上沒有特殊的責任

允許使用電池模式

圖 9 ZigBee 裝置示意圖

18

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

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2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

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2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-3-5 網路層(NWK)

網路拓樸型態(Topology)一般大多數的無線網路都只採行 star(星

狀放射狀)方式而 ZigBee 則較為靈活除 star 狀外也可用

peer-to-peer(成對配接如電視配電視遙控器冷氣配冷氣遙控器

互無關連)的方式不過 starpeer-to-peer 是使用應用層面的邏輯拓

樸而更底層的實際溝通聯繫運作的拓樸則允許用各種複雜且多樣

變化的連接如 Cluster Tree (叢串樹狀)Cluster Star (叢串星狀)

Mesh(雜網狀)Hybrid(雜混狀)ZigBee 網路最多可支援 65536 個節

點也就是說每個 ZigBee 節點可以與數萬節點相連接如圖 10

圖 10 網路拓樸型態圖

2-3-6 ZigBee 傳輸模式與速率

ZigBee 資料傳送模式可分為二種模式三種類型第一種模式同

步模式(有信標之網路)裝置須先取得信標與協調者同步並以時槽

19

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

式(slotted CSMACA)方式傳送資料第二種非同步模式(無信標之網

路)裝置利用非時槽(unslotted CSMACA)方式傳送資料三種類第

一為裝置rarr協調者第二為協調者rarr裝置第三則是裝置(協調者)(裝

置(協調者)是將前面兩種運作方式的結合

圖 11 ZigBee傳輸方式

傳輸速率介於 20kbps～250kbps 之間並隨著傳輸距離的延長而

減慢不過藉著提高發射功率還是可以達到 100 公尺的傳輸距離

內每秒 250kbps 的傳輸速率由於具備高鏈結數與低耗電的特性

對於 ZigBee 在感應式網路(Sensor Network)上的使用就具有相當大

的優勢

20

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-3-7ZigBee802154 規範之技術特性

有三種操作頻帶共 27 個通道提供三種資料傳輸速率 低功率

消耗因為資料傳輸速率低(傳輸資料量少)以及極短之執行週期且有

睡眠模式因此功率消耗非常低網路連接之拓樸方式可選用星型

叢集型及網狀使用類似於 IEEE 80211 之 CSMACA 之碰撞避免機

制支援低延遲設備具有連線品質指示(Link Quality Indication LQI)

功能

2-4 紅外線技術介紹

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信與遙控技術由於紅

外線遙控裝置具不易受干擾低成本低消耗功率等優點因而在電

視機錄影機投影機音響設備冷氣機以及玩具等其它小型電器

裝置也紛紛採用紅外線遙控工業設備中在高壓輻射有毒氣體

粉塵等環境下採用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電

氣干擾紅外線傳輸控制系統由發射和接收兩大部分組成發射部分

包括鍵盤矩陣編碼調製及 LED 紅外線發射器接收部分則包括光

電轉換放大器解調及解碼電路紅外線發射與接收二極體外觀與一

般 LED 相同不同的地方在於發射出來的光源波長紅外線波長約

940nm 左右順向偏壓 12V一般順向電流最大值為 50mA有的

21

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

達 150mA順向電流愈大則紅外線愈強紅外線編碼有許多種雖

然有幾種較為常用可視為標準但設計紅外線功能時未必需遵循此

標準方法只要能同時設計出編碼和對應的解碼方法使遙控與接收

彼此相容即可下列為紅外線傳輸控制示意圖紅外線經由發射電路

發射信號並透過信號接收器進行濾除載波後轉換成 01 信號輸出

紅外線（Infrared）是波長介乎微波與可見光之間的電磁波其

波長在 760 奈米（nm）至 1 毫米（mm）之間是波長比紅光長的非

可見光覆蓋室溫下物體所發出的熱輻射的波段其穿透雲霧能力比

可見光強又俗稱紅外光它在通訊探測醫療軍事等方面有廣

泛的用途

紅外線具有光的特性無法穿越不透光的物體

因此收發的兩端必須相互對準且無中間阻礙物

為了整合多種設備之間通訊傳輸問題在 1993年成立了紅外線

數據協會(IrDAInfrared Data As-sociation)以建立統一紅外線

通訊標準1994 年時發表了 IrDA10 規範目前市面上的紅外線產

品所使用的規格除了 IrDA 規範之外還有部分廠商自行開發出紅外

線規格如 NEC的 PD6122及 Philips的 RC-5RC-6

22

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-4-1紅外線訊號協議

IrDA （Infrared Data Association）定義了一套規範或者

稱之為協議每一層建立在它的下一層之上使建立和保持無差錯(誤

碼率為 10- 9) 數據傳輸成為可能 IrDA 標準包括三個強制性規範

物理層 IrPHY (The Physical Layer)連接建立協議層 IrLAP (Link

Access Protocol)連接管理協議層 IrLMP (Link Management

Protocol)每一層的功能是為上一層提供特定的服務其中物理層

的硬件實現是整個規範的焦點處於最底層其它兩層屬於軟件協議

的範圍負責對它下一層進行設置和管理紅外數據連接物理層規範

110定義了數據傳輸率最高到 11512Kbps 的紅外通信規範 111將數

據傳輸率提高到 4Mbps並保持了對版本 110 產品的兼容規範 112

定義了最高速度為 11512Kbps下的低功耗選擇規範 113將這種低功

耗選擇功能推廣到 11152Mbps和 4Mbps

2-4-2IRDA紅外線協定

IRDA SIR 傳輸速率為 24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步

傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯 0）資料位元（8位元）

23

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

以及結束位元（1位元邏輯 1）訊號編碼使用 RZ Encoding當

邏輯 0使用脈波表示其寬度為一個位元長度的 316（在傳輸速率

為 1152Kbps時為 163us）邏輯 1則無脈波信號（如圖 11所示）

在每次傳輸之間發射器並不發送任何信號而每次都由一個

起始位開始IRDA11 格式另外規範了 SIR-B 模式也就是在各種

傳輸速率下都維持固定的脈波寬度 163us

圖 12 IRDA SIR 封包格式

24

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-4-3 ASK紅外線協定

ASK(OOK) IR 傳輸速率從 96kbps 至 576Kbps也是採用非同

步模式但所使用的編碼方式為有載波的 RZ Encoding當邏輯 0是

送出 500KHz的脈波信號則邏輯 1則無脈波信號

圖 13 ASK IR 封包

2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定

IRDA HDLC 傳輸速率從 0567Mbps至 1152Mbps採用非同步傳

輸模式編碼方式類似 IRDA SIR（即邏輯 0mdash有脈波信號邏輯 1mdash

則無脈波信號）但脈波寬度為一個位元長度的四分之一資料框的

格式符合 HDLC協定資料框起始與結束都是 01111110而在資料框

中可由位元填充機制來處理連續 6個 1的情況也就是保證傳輸的資

料框中不能有同時 6個 1的出現

另外在每個資料框中再插入 16個 CRC校驗以控制資料的完整

25

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

性IRDA HDLC設定模組中可自行定義資料位元長度

圖 14 IRDA HDLC 封包

2-4-5IRDA FIR紅外線協定

IRDA FIR 也稱為 IRDA 4PPM傳輸速率為 4Mbps使用同步模

式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即

00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt

0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1 則在該符號寬度相對應的

四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使 LED

減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接

收器更容易適應外來的照射

另外在每一個資料框中使用 32位元的 CRC控制資料完整性

除了資料框外傳輸的封包中還必須要有跟資料框區別的 Preamble

26

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

Start以及 Stop並定義Preamble為 1000 (0X08)0000 (0X00)

1010 (0X0A)1000 (0X08)共 16個編碼Start為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0110 (0X06)0000 (0X00)

0110 (0X06)0000 (0X00)共 32個編碼Stop為 0000 (0X00)1100

(0X0C)0000 (0X00)1100 (0X0C)0000 (0X00)0110 (0X06)

0000 (0X00)0110共 32個編碼

圖 15 IRDA FIR 封包

27

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

IrLAP 指紅外線通訊技術的鏈路存取協定層IrLAP 是將 HDLC

協定做些許修改使其適合紅外線通訊當有兩個以上的裝置存在時

僅有一個裝置會被指定為 MASTER而其他的裝置都會當做 SLAVE通

訊採用半雙工模式IrLAP描述建立編號結束連線的程序連線

剛開始建立的時候傳輸速率為 9600bps之後再將兩個裝置間傳輸速

率改成均能支援的最高速率（96Kbps192Kbps384Kbps 或

1152Kbps）

IrLMP指紅外線通訊技術的鏈路管理協定層規範在 IrLAP層上

方一個裝置藉由 IrLMP通知其有效範圍內的其他裝置其存在也就

是可藉由移近一個新裝置或是移走一個裝置來變更連線組態IrLMP

的功用包含裝置功能的偵測資料串的處理以及在多裝置可提供存取

架構下提供多工處理

Tiny TP指紅外線通訊技術的傳輸協定層Tiny TP與 TCP協定

類似功能包含在裝置之間提供虛擬通道服務錯誤處理以及將資料

打包成為封包再藉由封包組合成原本資料

IrLAN 提供存取區域網路的功能允許發送 Ethernet 與 Token

Ring的 DATA FRAME要使用紅外線存取區域網路需要具備 IRDA介面

28

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

以及連接至網路伺服器的裝置以及用戶端操作軟體

IrOBEX 紅外線物件交換協定是一種定位於 Tiny TP 之上利

用 GET及 PUT命令在裝置之間進行二位元資料交換

市面上常見的 IRDA 產品除了 IrDA 所定義的部份之外也有一

些由製造商所自行定義的傳輸規範如 NEC PD6122 或 Philips 的

RC-5RC-6

29

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-4-6 NEC PD6122紅外線協定

一個完整的 NEC PD6122編碼包括引導碼（header code）用戶

編碼（custom code）按鍵資料碼(data code)以及反向按鍵資料碼

（data code）

圖 16 NEC PD6122 封包格式

2-4-7 NEC-IR紅外線協定

NEC-IR 的編碼方式是以載波的狀態及長度來顯示訊號正負邏輯

狀態邏輯 0的編碼是一段載波跟一段較短的閒置時間組成1的編

碼是一段載波跟一段較長的閒置時間組成其時間長度有嚴格的規

定載波則是由固定頻率的脈衝組成如圖 17由圖可看出 MSB 至

LSB所解碼出的資料為 01000101 = 0X45

圖 17 NEC PD6122 資料封包

30

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-4-8 Philips RC-5紅外線協定

RC5紅外線格式是飛利浦公司制定的一種紅外線信號協定雖然

飛利浦早已經制定了更為全面的 RC6標準但是目前大多數飛利浦電

子產品還是採用的 RC5紅外線格式

飛利浦 RC5 紅外線信號使用 36KHz 做為載波每發送一位元資

料需使用 64個載波週期（約 1778MS）紅外線發送的時間和閒置時

間各佔一半（889US）也就是紅外信號資料傳送為 32 個載波週期

閒置時間同樣是 32個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

圖 18為 Philips RC-5封包格式其中 RX通道為 RC-5接收端

TX通道為 RC-5發送端

圖 18 Philips RC-5 封包格式

31

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-4-9 Philips RC-6紅外線協定

RC6 紅外線格式與 RC5 類似RC-6 紅外線信號使用 36KHz 做為

載波每發送一位元佔用 32個載波週期（約 889us）資料傳送時間

與閒置時間各佔 16 個載波週期（444us）也就是紅外信號發送時段

為 16個載波週期空閒時段同樣是 16個載波週期

如果資料傳送在前半段閒置時間在後半段表示邏輯 0如果閒

置時間在前半段資料傳送在後半段則表示邏輯 1若為接收端模式

時使用曼徹斯特編碼

2-5 PHP簡介

PHP 的全名為 Hypertext Preprocessor是一種伺服器端網頁

程式語言可嵌入於 HTML 中來運行PHP 是一個應用範圍很廣的語

言集合了 JavaCPerl等多種程式語言PHP擁有跨平台的能

力可在 LinuxUnix Windows都可以執行運作且可結合多種伺服

器資料庫

PHP 是屬於公開式程式使用起來也非常容易上手能使網站開

發者可以快速地撰寫動態網頁

PHP 不需要透過 ODBC或 JDBC這些會拖慢速度的資料庫轉換動

作更加的迅速簡單更可以介由 PHP 來整合各種資料庫的輸出

32

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

2-6 MYSQL簡介

資料庫方便資料收錄整理分析和提供多人同時查閱的資料儲

存容器

2-6-1 MYSQL介紹

資料庫可以說是一些相關資料的集合並進行儲存的地方我們可以

一定的原則與方法新增編輯刪除資料的內容進而搜尋分析

比對所有資料取得可用的資料產生所需的結果

若要對資料庫進行新增編輯刪除等操作與管理動作就必須依靠

資料庫管理系統（Database Management SystemDBMS）使用者可以利用

系統中所提供的功能快速並方便的對資料庫中的資訊進行相關的處

理關聯式資料庫是以 2 維的矩陣來儲存資料(可以說是將資料儲存

在表格的欄列之中) 而儲存在欄列裡的資料必會有所ldquo關聯rdquo

所以這種儲存資料的方式才會稱為關聯式資料庫 而儲存資料的表

格則稱為ldquo資料表rdquo

早期的資料庫大都屬於操作在單機或是區域網路的系統雖然在操

作上方便管理上也比較輕鬆但是說到資料庫本身的效能或安全性

都是相當不利的弱點

33

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

隨著網路的興起開始興起網路資料庫的概念此時資料庫的角色

已經化為一個在網際網路上提供資料存取編輯應用查詢的伺服器

MYSQL資料庫就是這個概念的一個具體表現在與網路伺服器結合作

業後MYSQL資料庫就成為了一個網路型的資料庫系統

2-6-2 MYSQL特色

(1)MYSQL是一個快速多執行緒多使用者且功能強大關聯式資

料庫管理系統不僅在執行時的效能突出管理上的功能也強大

(2)MySQL可安裝於不同的作業系統上支

援 AIXBSDiFreeBSDHP-UXLinuxMac OSNovell

NetWareNetBSDOpenBSDOS2 WrapSolarisWindows等多種

作業系統擁有出色的相容性

(3)欲使用 MySQL資料庫裡的資源不是直接連接上就能取用使

用者必須對資料庫表維護權限做確認確認這台機器的這個使用者擁

有這個權限以提高資料庫的安全性

2-6-3管理 MySQL的工具

phpMyAdmin是一套以 PHP程式語言所撰寫的自由軟體授權網頁程

式以 Web-Base方式架構在網站主機上的 MySQL的資料庫管理工具

34

讓管理者可用 Web介面管理 MySQL資料庫藉由此 Web介面可以成為

一個簡易方式輸入繁雜 SQL語法的較佳途徑尤其要處理大量資料的

匯入及匯出更為方便

其中一個更大的優勢在於由於 phpMyaAdmin跟其他 PHP程式一樣在

網頁伺服器上執行但是您可以在任何地方使用這些程式產生的 HTML

頁面也就 是於遠端管理 MySQL資料庫方便的建立修改刪除

資料庫及資料表也可藉由 phpMyAdmin建立常用的 php語法方便

編寫網頁時所需要的 sql語法正確性如圖 19

圖 19管理 MySQL的工具-phpMyaAdmin主頁面

35

第三章系統分析與設計

本章將介紹我們系統的分析與設計分為系統架構圖資料庫的規

劃系統類別圖及系統流程圖四部分

3-1系統架構圖

圖 20為系統架構圖使用者透過手機或者能上網路的工具登入本系

統伺服器所提供的主網頁提供使用者不在家中時可以透過網路來控

制屋內的電器只要預先在家中將電器安裝在硬體控制裝置上位於

遠端的使用者便能透過網頁點取欲控制的家電來改變該它的狀態並

將最新狀態傳回至網頁提供使用者做查詢

圖 20 系統架構圖

36

3-2資料庫規劃

本系統將資料庫分為會員選擇的區域設備型號及編碼會員

的資料欄位其下存放的是帳號密碼姓名等當資料正確則會進入

到控制設備畫面區域的部分我們把它分成房子名稱樓層及房間名

稱可以讓使用者自行填寫而設備的型號也把它分成兩部分把比

較常用到的型號建置在第一部分其他則為第二部分作為區分如圖

21

圖 21 資料庫規劃

37

3-3 系統類別圖

本系統將介紹系統類別圖一開始使用者要先註冊本系統的會員

帳號來做登入成為會員後即可進行新增修改刪除控制設備

以下為系統類別圖之簡述

3-3-1系統註冊類別圖

每個使用者輸入帳號不能重複由本系統註冊時來進行驗

證帳號不得為空且長度介於 5~12個字元以內的小寫英文字母數

字以及_ 符號密碼不得為空且長度介於 5~10個字元以內的英文

字母數字以及各種符號組合確認密碼不得為空長度介於 5~10

個字元以內的英文字母數字以及各種符號組合和密碼一致輸入

姓名以便得知當前是哪個使用者在做使用身分證已固定格式輸入

若錯誤則無法送出申請註冊註冊完成時將帳號密碼姓名身

分證電子郵件儲存到資料庫如圖 22

圖 22 系統註冊類別圖

38

3-3-2系統登入類別圖

每個使用者只能使用一組帳號登入輸入帳號和密碼後由本系

統驗證帳號不得為空且長度介於 5~12個字元以內的小寫英文字母

數字以及_ 符號密碼不得為空且長度介於 5~10個字元以內的英

文字母數字以及各種符號組合將帳號密碼送到資料庫比成功後

進入本系統的會員設備資料如圖 23

圖 23 系統登入類別圖

39

3-3-3設備新增類別圖

每個會員可以利用新增設備選擇你所在的位置及所需控制的設

備來加以新增系統將新增設備驗證後將新增的設備送入資料庫

如圖 24

圖 24 設備新增類別圖

3-3-4設備修改類別圖

每個會員可以透過修改設備介面修改要變更的位置及設備使用

者修改完畢後由系統驗證修改過的設備才將修改的設備送入資料

庫如圖 25

40

圖 25 設備修改類別圖

3-3-5設備刪除類別圖

每個會員可以透過刪除設備介面來刪除當前不需要使用到的設

備在點選「刪除」功能時系統彈出互動式的對話框來提示使用

者是否確認刪除設備若是使用者點選「確認」系統將會把介面導

回會員設備資料並將資料庫的該設備刪除如圖 26

圖 26 設備刪除類別圖

41

3-3-6設備控制類別圖

每個會員可以透過控制介面來控制當前所控制的設備依照

設備提供給使用者的按鈕讓使用者選擇要控制的按鈕即可作為控

制如圖 27

圖 27 設備控制類別圖

42

3-4 系統流程圖

此為本系統所規畫出來的系統流程圖分為初始流程加入會

員會員登入管理員登入 四部分來做規劃

3-4-1 初始流程

再本系統的首頁我們提供了讓使用者可以登入帳號或是讓還沒

有會員的使用者可已加入會員的基本操作

圖 28 首頁流程圖

43

3-4-2 加入會員

再加入會員的部分我們跟一般會員系統一樣會先讓使用者閱

讀個資法同意書的資訊再經由使用者點選的接受或不接受來進行下

一個步驟當使用者點選不接受程式將會將網頁跳回首頁反之

如果使用者點選接受系統將會要求使用者填寫基本資料填寫完

後經由系統確認無誤後送出並將資料存入資料庫中

圖 29 註冊流程圖

3-4-3 會員登入

另一方面如果是已經加入的會員可以透過帳號密碼登入到我們

44

的會員系統再會員系統裡面我們提供了最基本的修改會員資料

以及新增修改刪除設備的設定來讓使用者進行操作

圖 30 會員流程圖

45

3-4-4 管理員登入

接著我們除了會員系統之外為了讓管理者能方便管理我們建

立了一組管理者的帳號管理者可以查詢到每一個註冊過會員除了密

碼以外的資料

圖 31 管理者流程圖

46

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

第三章系統分析與設計

本章將介紹我們系統的分析與設計分為系統架構圖資料庫的規

劃系統類別圖及系統流程圖四部分

3-1系統架構圖

圖 20為系統架構圖使用者透過手機或者能上網路的工具登入本系

統伺服器所提供的主網頁提供使用者不在家中時可以透過網路來控

制屋內的電器只要預先在家中將電器安裝在硬體控制裝置上位於

遠端的使用者便能透過網頁點取欲控制的家電來改變該它的狀態並

將最新狀態傳回至網頁提供使用者做查詢

圖 20 系統架構圖

36

3-2資料庫規劃

本系統將資料庫分為會員選擇的區域設備型號及編碼會員

的資料欄位其下存放的是帳號密碼姓名等當資料正確則會進入

到控制設備畫面區域的部分我們把它分成房子名稱樓層及房間名

稱可以讓使用者自行填寫而設備的型號也把它分成兩部分把比

較常用到的型號建置在第一部分其他則為第二部分作為區分如圖

21

圖 21 資料庫規劃

37

3-3 系統類別圖

本系統將介紹系統類別圖一開始使用者要先註冊本系統的會員

帳號來做登入成為會員後即可進行新增修改刪除控制設備

以下為系統類別圖之簡述

3-3-1系統註冊類別圖

每個使用者輸入帳號不能重複由本系統註冊時來進行驗

證帳號不得為空且長度介於 5~12個字元以內的小寫英文字母數

字以及_ 符號密碼不得為空且長度介於 5~10個字元以內的英文

字母數字以及各種符號組合確認密碼不得為空長度介於 5~10

個字元以內的英文字母數字以及各種符號組合和密碼一致輸入

姓名以便得知當前是哪個使用者在做使用身分證已固定格式輸入

若錯誤則無法送出申請註冊註冊完成時將帳號密碼姓名身

分證電子郵件儲存到資料庫如圖 22

圖 22 系統註冊類別圖

38

3-3-2系統登入類別圖

每個使用者只能使用一組帳號登入輸入帳號和密碼後由本系

統驗證帳號不得為空且長度介於 5~12個字元以內的小寫英文字母

數字以及_ 符號密碼不得為空且長度介於 5~10個字元以內的英

文字母數字以及各種符號組合將帳號密碼送到資料庫比成功後

進入本系統的會員設備資料如圖 23

圖 23 系統登入類別圖

39

3-3-3設備新增類別圖

每個會員可以利用新增設備選擇你所在的位置及所需控制的設

備來加以新增系統將新增設備驗證後將新增的設備送入資料庫

如圖 24

圖 24 設備新增類別圖

3-3-4設備修改類別圖

每個會員可以透過修改設備介面修改要變更的位置及設備使用

者修改完畢後由系統驗證修改過的設備才將修改的設備送入資料

庫如圖 25

40

圖 25 設備修改類別圖

3-3-5設備刪除類別圖

每個會員可以透過刪除設備介面來刪除當前不需要使用到的設

備在點選「刪除」功能時系統彈出互動式的對話框來提示使用

者是否確認刪除設備若是使用者點選「確認」系統將會把介面導

回會員設備資料並將資料庫的該設備刪除如圖 26

圖 26 設備刪除類別圖

41

3-3-6設備控制類別圖

每個會員可以透過控制介面來控制當前所控制的設備依照

設備提供給使用者的按鈕讓使用者選擇要控制的按鈕即可作為控

制如圖 27

圖 27 設備控制類別圖

42

3-4 系統流程圖

此為本系統所規畫出來的系統流程圖分為初始流程加入會

員會員登入管理員登入 四部分來做規劃

3-4-1 初始流程

再本系統的首頁我們提供了讓使用者可以登入帳號或是讓還沒

有會員的使用者可已加入會員的基本操作

圖 28 首頁流程圖

43

3-4-2 加入會員

再加入會員的部分我們跟一般會員系統一樣會先讓使用者閱

讀個資法同意書的資訊再經由使用者點選的接受或不接受來進行下

一個步驟當使用者點選不接受程式將會將網頁跳回首頁反之

如果使用者點選接受系統將會要求使用者填寫基本資料填寫完

後經由系統確認無誤後送出並將資料存入資料庫中

圖 29 註冊流程圖

3-4-3 會員登入

另一方面如果是已經加入的會員可以透過帳號密碼登入到我們

44

的會員系統再會員系統裡面我們提供了最基本的修改會員資料

以及新增修改刪除設備的設定來讓使用者進行操作

圖 30 會員流程圖

45

3-4-4 管理員登入

接著我們除了會員系統之外為了讓管理者能方便管理我們建

立了一組管理者的帳號管理者可以查詢到每一個註冊過會員除了密

碼以外的資料

圖 31 管理者流程圖

46

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

3-2資料庫規劃

本系統將資料庫分為會員選擇的區域設備型號及編碼會員

的資料欄位其下存放的是帳號密碼姓名等當資料正確則會進入

到控制設備畫面區域的部分我們把它分成房子名稱樓層及房間名

稱可以讓使用者自行填寫而設備的型號也把它分成兩部分把比

較常用到的型號建置在第一部分其他則為第二部分作為區分如圖

21

圖 21 資料庫規劃

37

3-3 系統類別圖

本系統將介紹系統類別圖一開始使用者要先註冊本系統的會員

帳號來做登入成為會員後即可進行新增修改刪除控制設備

以下為系統類別圖之簡述

3-3-1系統註冊類別圖

每個使用者輸入帳號不能重複由本系統註冊時來進行驗

證帳號不得為空且長度介於 5~12個字元以內的小寫英文字母數

字以及_ 符號密碼不得為空且長度介於 5~10個字元以內的英文

字母數字以及各種符號組合確認密碼不得為空長度介於 5~10

個字元以內的英文字母數字以及各種符號組合和密碼一致輸入

姓名以便得知當前是哪個使用者在做使用身分證已固定格式輸入

若錯誤則無法送出申請註冊註冊完成時將帳號密碼姓名身

分證電子郵件儲存到資料庫如圖 22

圖 22 系統註冊類別圖

38

3-3-2系統登入類別圖

每個使用者只能使用一組帳號登入輸入帳號和密碼後由本系

統驗證帳號不得為空且長度介於 5~12個字元以內的小寫英文字母

數字以及_ 符號密碼不得為空且長度介於 5~10個字元以內的英

文字母數字以及各種符號組合將帳號密碼送到資料庫比成功後

進入本系統的會員設備資料如圖 23

圖 23 系統登入類別圖

39

3-3-3設備新增類別圖

每個會員可以利用新增設備選擇你所在的位置及所需控制的設

備來加以新增系統將新增設備驗證後將新增的設備送入資料庫

如圖 24

圖 24 設備新增類別圖

3-3-4設備修改類別圖

每個會員可以透過修改設備介面修改要變更的位置及設備使用

者修改完畢後由系統驗證修改過的設備才將修改的設備送入資料

庫如圖 25

40

圖 25 設備修改類別圖

3-3-5設備刪除類別圖

每個會員可以透過刪除設備介面來刪除當前不需要使用到的設

備在點選「刪除」功能時系統彈出互動式的對話框來提示使用

者是否確認刪除設備若是使用者點選「確認」系統將會把介面導

回會員設備資料並將資料庫的該設備刪除如圖 26

圖 26 設備刪除類別圖

41

3-3-6設備控制類別圖

每個會員可以透過控制介面來控制當前所控制的設備依照

設備提供給使用者的按鈕讓使用者選擇要控制的按鈕即可作為控

制如圖 27

圖 27 設備控制類別圖

42

3-4 系統流程圖

此為本系統所規畫出來的系統流程圖分為初始流程加入會

員會員登入管理員登入 四部分來做規劃

3-4-1 初始流程

再本系統的首頁我們提供了讓使用者可以登入帳號或是讓還沒

有會員的使用者可已加入會員的基本操作

圖 28 首頁流程圖

43

3-4-2 加入會員

再加入會員的部分我們跟一般會員系統一樣會先讓使用者閱

讀個資法同意書的資訊再經由使用者點選的接受或不接受來進行下

一個步驟當使用者點選不接受程式將會將網頁跳回首頁反之

如果使用者點選接受系統將會要求使用者填寫基本資料填寫完

後經由系統確認無誤後送出並將資料存入資料庫中

圖 29 註冊流程圖

3-4-3 會員登入

另一方面如果是已經加入的會員可以透過帳號密碼登入到我們

44

的會員系統再會員系統裡面我們提供了最基本的修改會員資料

以及新增修改刪除設備的設定來讓使用者進行操作

圖 30 會員流程圖

45

3-4-4 管理員登入

接著我們除了會員系統之外為了讓管理者能方便管理我們建

立了一組管理者的帳號管理者可以查詢到每一個註冊過會員除了密

碼以外的資料

圖 31 管理者流程圖

46

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

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以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

3-3 系統類別圖

本系統將介紹系統類別圖一開始使用者要先註冊本系統的會員

帳號來做登入成為會員後即可進行新增修改刪除控制設備

以下為系統類別圖之簡述

3-3-1系統註冊類別圖

每個使用者輸入帳號不能重複由本系統註冊時來進行驗

證帳號不得為空且長度介於 5~12個字元以內的小寫英文字母數

字以及_ 符號密碼不得為空且長度介於 5~10個字元以內的英文

字母數字以及各種符號組合確認密碼不得為空長度介於 5~10

個字元以內的英文字母數字以及各種符號組合和密碼一致輸入

姓名以便得知當前是哪個使用者在做使用身分證已固定格式輸入

若錯誤則無法送出申請註冊註冊完成時將帳號密碼姓名身

分證電子郵件儲存到資料庫如圖 22

圖 22 系統註冊類別圖

38

3-3-2系統登入類別圖

每個使用者只能使用一組帳號登入輸入帳號和密碼後由本系

統驗證帳號不得為空且長度介於 5~12個字元以內的小寫英文字母

數字以及_ 符號密碼不得為空且長度介於 5~10個字元以內的英

文字母數字以及各種符號組合將帳號密碼送到資料庫比成功後

進入本系統的會員設備資料如圖 23

圖 23 系統登入類別圖

39

3-3-3設備新增類別圖

每個會員可以利用新增設備選擇你所在的位置及所需控制的設

備來加以新增系統將新增設備驗證後將新增的設備送入資料庫

如圖 24

圖 24 設備新增類別圖

3-3-4設備修改類別圖

每個會員可以透過修改設備介面修改要變更的位置及設備使用

者修改完畢後由系統驗證修改過的設備才將修改的設備送入資料

庫如圖 25

40

圖 25 設備修改類別圖

3-3-5設備刪除類別圖

每個會員可以透過刪除設備介面來刪除當前不需要使用到的設

備在點選「刪除」功能時系統彈出互動式的對話框來提示使用

者是否確認刪除設備若是使用者點選「確認」系統將會把介面導

回會員設備資料並將資料庫的該設備刪除如圖 26

圖 26 設備刪除類別圖

41

3-3-6設備控制類別圖

每個會員可以透過控制介面來控制當前所控制的設備依照

設備提供給使用者的按鈕讓使用者選擇要控制的按鈕即可作為控

制如圖 27

圖 27 設備控制類別圖

42

3-4 系統流程圖

此為本系統所規畫出來的系統流程圖分為初始流程加入會

員會員登入管理員登入 四部分來做規劃

3-4-1 初始流程

再本系統的首頁我們提供了讓使用者可以登入帳號或是讓還沒

有會員的使用者可已加入會員的基本操作

圖 28 首頁流程圖

43

3-4-2 加入會員

再加入會員的部分我們跟一般會員系統一樣會先讓使用者閱

讀個資法同意書的資訊再經由使用者點選的接受或不接受來進行下

一個步驟當使用者點選不接受程式將會將網頁跳回首頁反之

如果使用者點選接受系統將會要求使用者填寫基本資料填寫完

後經由系統確認無誤後送出並將資料存入資料庫中

圖 29 註冊流程圖

3-4-3 會員登入

另一方面如果是已經加入的會員可以透過帳號密碼登入到我們

44

的會員系統再會員系統裡面我們提供了最基本的修改會員資料

以及新增修改刪除設備的設定來讓使用者進行操作

圖 30 會員流程圖

45

3-4-4 管理員登入

接著我們除了會員系統之外為了讓管理者能方便管理我們建

立了一組管理者的帳號管理者可以查詢到每一個註冊過會員除了密

碼以外的資料

圖 31 管理者流程圖

46

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

3-3-2系統登入類別圖

每個使用者只能使用一組帳號登入輸入帳號和密碼後由本系

統驗證帳號不得為空且長度介於 5~12個字元以內的小寫英文字母

數字以及_ 符號密碼不得為空且長度介於 5~10個字元以內的英

文字母數字以及各種符號組合將帳號密碼送到資料庫比成功後

進入本系統的會員設備資料如圖 23

圖 23 系統登入類別圖

39

3-3-3設備新增類別圖

每個會員可以利用新增設備選擇你所在的位置及所需控制的設

備來加以新增系統將新增設備驗證後將新增的設備送入資料庫

如圖 24

圖 24 設備新增類別圖

3-3-4設備修改類別圖

每個會員可以透過修改設備介面修改要變更的位置及設備使用

者修改完畢後由系統驗證修改過的設備才將修改的設備送入資料

庫如圖 25

40

圖 25 設備修改類別圖

3-3-5設備刪除類別圖

每個會員可以透過刪除設備介面來刪除當前不需要使用到的設

備在點選「刪除」功能時系統彈出互動式的對話框來提示使用

者是否確認刪除設備若是使用者點選「確認」系統將會把介面導

回會員設備資料並將資料庫的該設備刪除如圖 26

圖 26 設備刪除類別圖

41

3-3-6設備控制類別圖

每個會員可以透過控制介面來控制當前所控制的設備依照

設備提供給使用者的按鈕讓使用者選擇要控制的按鈕即可作為控

制如圖 27

圖 27 設備控制類別圖

42

3-4 系統流程圖

此為本系統所規畫出來的系統流程圖分為初始流程加入會

員會員登入管理員登入 四部分來做規劃

3-4-1 初始流程

再本系統的首頁我們提供了讓使用者可以登入帳號或是讓還沒

有會員的使用者可已加入會員的基本操作

圖 28 首頁流程圖

43

3-4-2 加入會員

再加入會員的部分我們跟一般會員系統一樣會先讓使用者閱

讀個資法同意書的資訊再經由使用者點選的接受或不接受來進行下

一個步驟當使用者點選不接受程式將會將網頁跳回首頁反之

如果使用者點選接受系統將會要求使用者填寫基本資料填寫完

後經由系統確認無誤後送出並將資料存入資料庫中

圖 29 註冊流程圖

3-4-3 會員登入

另一方面如果是已經加入的會員可以透過帳號密碼登入到我們

44

的會員系統再會員系統裡面我們提供了最基本的修改會員資料

以及新增修改刪除設備的設定來讓使用者進行操作

圖 30 會員流程圖

45

3-4-4 管理員登入

接著我們除了會員系統之外為了讓管理者能方便管理我們建

立了一組管理者的帳號管理者可以查詢到每一個註冊過會員除了密

碼以外的資料

圖 31 管理者流程圖

46

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

3-3-3設備新增類別圖

每個會員可以利用新增設備選擇你所在的位置及所需控制的設

備來加以新增系統將新增設備驗證後將新增的設備送入資料庫

如圖 24

圖 24 設備新增類別圖

3-3-4設備修改類別圖

每個會員可以透過修改設備介面修改要變更的位置及設備使用

者修改完畢後由系統驗證修改過的設備才將修改的設備送入資料

庫如圖 25

40

圖 25 設備修改類別圖

3-3-5設備刪除類別圖

每個會員可以透過刪除設備介面來刪除當前不需要使用到的設

備在點選「刪除」功能時系統彈出互動式的對話框來提示使用

者是否確認刪除設備若是使用者點選「確認」系統將會把介面導

回會員設備資料並將資料庫的該設備刪除如圖 26

圖 26 設備刪除類別圖

41

3-3-6設備控制類別圖

每個會員可以透過控制介面來控制當前所控制的設備依照

設備提供給使用者的按鈕讓使用者選擇要控制的按鈕即可作為控

制如圖 27

圖 27 設備控制類別圖

42

3-4 系統流程圖

此為本系統所規畫出來的系統流程圖分為初始流程加入會

員會員登入管理員登入 四部分來做規劃

3-4-1 初始流程

再本系統的首頁我們提供了讓使用者可以登入帳號或是讓還沒

有會員的使用者可已加入會員的基本操作

圖 28 首頁流程圖

43

3-4-2 加入會員

再加入會員的部分我們跟一般會員系統一樣會先讓使用者閱

讀個資法同意書的資訊再經由使用者點選的接受或不接受來進行下

一個步驟當使用者點選不接受程式將會將網頁跳回首頁反之

如果使用者點選接受系統將會要求使用者填寫基本資料填寫完

後經由系統確認無誤後送出並將資料存入資料庫中

圖 29 註冊流程圖

3-4-3 會員登入

另一方面如果是已經加入的會員可以透過帳號密碼登入到我們

44

的會員系統再會員系統裡面我們提供了最基本的修改會員資料

以及新增修改刪除設備的設定來讓使用者進行操作

圖 30 會員流程圖

45

3-4-4 管理員登入

接著我們除了會員系統之外為了讓管理者能方便管理我們建

立了一組管理者的帳號管理者可以查詢到每一個註冊過會員除了密

碼以外的資料

圖 31 管理者流程圖

46

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

圖 25 設備修改類別圖

3-3-5設備刪除類別圖

每個會員可以透過刪除設備介面來刪除當前不需要使用到的設

備在點選「刪除」功能時系統彈出互動式的對話框來提示使用

者是否確認刪除設備若是使用者點選「確認」系統將會把介面導

回會員設備資料並將資料庫的該設備刪除如圖 26

圖 26 設備刪除類別圖

41

3-3-6設備控制類別圖

每個會員可以透過控制介面來控制當前所控制的設備依照

設備提供給使用者的按鈕讓使用者選擇要控制的按鈕即可作為控

制如圖 27

圖 27 設備控制類別圖

42

3-4 系統流程圖

此為本系統所規畫出來的系統流程圖分為初始流程加入會

員會員登入管理員登入 四部分來做規劃

3-4-1 初始流程

再本系統的首頁我們提供了讓使用者可以登入帳號或是讓還沒

有會員的使用者可已加入會員的基本操作

圖 28 首頁流程圖

43

3-4-2 加入會員

再加入會員的部分我們跟一般會員系統一樣會先讓使用者閱

讀個資法同意書的資訊再經由使用者點選的接受或不接受來進行下

一個步驟當使用者點選不接受程式將會將網頁跳回首頁反之

如果使用者點選接受系統將會要求使用者填寫基本資料填寫完

後經由系統確認無誤後送出並將資料存入資料庫中

圖 29 註冊流程圖

3-4-3 會員登入

另一方面如果是已經加入的會員可以透過帳號密碼登入到我們

44

的會員系統再會員系統裡面我們提供了最基本的修改會員資料

以及新增修改刪除設備的設定來讓使用者進行操作

圖 30 會員流程圖

45

3-4-4 管理員登入

接著我們除了會員系統之外為了讓管理者能方便管理我們建

立了一組管理者的帳號管理者可以查詢到每一個註冊過會員除了密

碼以外的資料

圖 31 管理者流程圖

46

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

3-3-6設備控制類別圖

每個會員可以透過控制介面來控制當前所控制的設備依照

設備提供給使用者的按鈕讓使用者選擇要控制的按鈕即可作為控

制如圖 27

圖 27 設備控制類別圖

42

3-4 系統流程圖

此為本系統所規畫出來的系統流程圖分為初始流程加入會

員會員登入管理員登入 四部分來做規劃

3-4-1 初始流程

再本系統的首頁我們提供了讓使用者可以登入帳號或是讓還沒

有會員的使用者可已加入會員的基本操作

圖 28 首頁流程圖

43

3-4-2 加入會員

再加入會員的部分我們跟一般會員系統一樣會先讓使用者閱

讀個資法同意書的資訊再經由使用者點選的接受或不接受來進行下

一個步驟當使用者點選不接受程式將會將網頁跳回首頁反之

如果使用者點選接受系統將會要求使用者填寫基本資料填寫完

後經由系統確認無誤後送出並將資料存入資料庫中

圖 29 註冊流程圖

3-4-3 會員登入

另一方面如果是已經加入的會員可以透過帳號密碼登入到我們

44

的會員系統再會員系統裡面我們提供了最基本的修改會員資料

以及新增修改刪除設備的設定來讓使用者進行操作

圖 30 會員流程圖

45

3-4-4 管理員登入

接著我們除了會員系統之外為了讓管理者能方便管理我們建

立了一組管理者的帳號管理者可以查詢到每一個註冊過會員除了密

碼以外的資料

圖 31 管理者流程圖

46

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

3-4 系統流程圖

此為本系統所規畫出來的系統流程圖分為初始流程加入會

員會員登入管理員登入 四部分來做規劃

3-4-1 初始流程

再本系統的首頁我們提供了讓使用者可以登入帳號或是讓還沒

有會員的使用者可已加入會員的基本操作

圖 28 首頁流程圖

43

3-4-2 加入會員

再加入會員的部分我們跟一般會員系統一樣會先讓使用者閱

讀個資法同意書的資訊再經由使用者點選的接受或不接受來進行下

一個步驟當使用者點選不接受程式將會將網頁跳回首頁反之

如果使用者點選接受系統將會要求使用者填寫基本資料填寫完

後經由系統確認無誤後送出並將資料存入資料庫中

圖 29 註冊流程圖

3-4-3 會員登入

另一方面如果是已經加入的會員可以透過帳號密碼登入到我們

44

的會員系統再會員系統裡面我們提供了最基本的修改會員資料

以及新增修改刪除設備的設定來讓使用者進行操作

圖 30 會員流程圖

45

3-4-4 管理員登入

接著我們除了會員系統之外為了讓管理者能方便管理我們建

立了一組管理者的帳號管理者可以查詢到每一個註冊過會員除了密

碼以外的資料

圖 31 管理者流程圖

46

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

3-4-2 加入會員

再加入會員的部分我們跟一般會員系統一樣會先讓使用者閱

讀個資法同意書的資訊再經由使用者點選的接受或不接受來進行下

一個步驟當使用者點選不接受程式將會將網頁跳回首頁反之

如果使用者點選接受系統將會要求使用者填寫基本資料填寫完

後經由系統確認無誤後送出並將資料存入資料庫中

圖 29 註冊流程圖

3-4-3 會員登入

另一方面如果是已經加入的會員可以透過帳號密碼登入到我們

44

的會員系統再會員系統裡面我們提供了最基本的修改會員資料

以及新增修改刪除設備的設定來讓使用者進行操作

圖 30 會員流程圖

45

3-4-4 管理員登入

接著我們除了會員系統之外為了讓管理者能方便管理我們建

立了一組管理者的帳號管理者可以查詢到每一個註冊過會員除了密

碼以外的資料

圖 31 管理者流程圖

46

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

的會員系統再會員系統裡面我們提供了最基本的修改會員資料

以及新增修改刪除設備的設定來讓使用者進行操作

圖 30 會員流程圖

45

3-4-4 管理員登入

接著我們除了會員系統之外為了讓管理者能方便管理我們建

立了一組管理者的帳號管理者可以查詢到每一個註冊過會員除了密

碼以外的資料

圖 31 管理者流程圖

46

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

3-4-4 管理員登入

接著我們除了會員系統之外為了讓管理者能方便管理我們建

立了一組管理者的帳號管理者可以查詢到每一個註冊過會員除了密

碼以外的資料

圖 31 管理者流程圖

46

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

第四章實作成果

本章將以網頁及硬體來說明本系統的功能與介面設計附

上硬體實作畫面與網頁操作畫面

4-1 系統驗證

此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫

入 ZigBee 實驗板以 ZigBee 間的無線傳輸進而發射紅外線

訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼

圖 32用 IRGraph讀取紅外線波形

47

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

4-1-1 遙控器學習

遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以

Audacity 軟體錄下 IR 編碼第二種為以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

自製訊號錄製器以 Audacity 軟體錄下 IR 編碼

錄製器以 USB 供電35mm 輸入做訊號接收並錄製再利用 Audacity

軟體錄下 IR 編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊

號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用

圖 33為自製訊號錄製器

48

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

圖 34為 Audacity軟體錄下 IR編碼

49

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

以 WinLirc 軟體進行編碼錄製

圖 35建立設定檔

按下 Create Config 建立一個新的紅外線編碼 config 檔出現學習畫

面後即可開始進行紅外線遙控器編碼的學習

50

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

按下 Enter 繼續WinLIRC 提醒開始記錄遙控器的紅外線編

碼如圖 36

圖 36 確認遙控器頭段碼

拿起遙控器然後對著紅外線接收器開始按遙控器讓 WinLIRC 辨識

遙控器所用的紅外線協定如圖 37

圖 37 開始學習遙控器

51

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

每按一次遙控器會產生一個點當畫面上出現兩列的點的時候辨識工

作即完成如圖 38

圖 38 紀錄遙控器頭段碼

WinLIRC 要求你輸入要記錄的遙控器按鈕名稱圖 39

圖 39

先輸入要記錄的按鈕名稱(例 power)然後按下遙控器的 power 按

鈕進行學習如圖 40

圖 40

52

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

當所有按鈕都記錄起來的時候按下 Enter 結束記錄工作如圖 41

圖 41 輸入遙控器名稱

當看到 Successfully written config file 這個訊息代表已經完成遙控

器紅外線編碼的記錄工作如圖 42

圖 42

53

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

學習完成 Config 檔範例

圖 43 CHIMEI TV RP51-55BT

( CHIMEI TV ) Please make this file available to others by sending it to ltlircbartelmusdegt this config file was automatically generated using lirc-090(SerialDevice) on Tue May 13 134712 2014 contributed by brand configcf model no of remote control devices being controlled by this remote begin remote name configcf bits 16

54

flags SPACE_ENC|CONST_LENGTH eps 30 aeps 100 header 9132 4472 one 630 1635 zero 630 502 ptrail 631 pre_data_bits 16 pre_data 0x807F gap 108850 toggle_bit_mask 0x0 begin codes Power 0x30CF ChannelUP 0x08F7 ChannelDown 0x8877 VolumeUP 0x48B7 VolumeDown 0xC837 Quiet 0x708F 1 0x00FF 2 0x807F 3 0x40BF 4 0xC03F 5 0x20DF 6 0xA05F 7 0x609F 8 0xE01F 9 0x10EF 0 0x906F Return 0xD02F end codes end remote

55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

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55

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作

本實作以 ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以 COM

埠以及 UDP協定傳遞資料後使用 ZigBee無線傳輸訊號碼並且回

傳發送端確認已傳輸之編碼

1COM port傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中如圖 44

圖 44利用 IAR燒錄程式到 ZigBee kit板

56

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

ZigBee實驗板與電腦連接後在 COM Test上設定所連接的埠即可

以與實驗板互相傳遞資料如圖 45 及圖 46

圖 45燒錄程式到 kit板電腦傳輸接收

圖 46燒錄程式到 kit板電腦傳送資料

57

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

UDP協定傳輸

開啟 NET TOOLS 設定電腦與實驗板在同一個網段即可與實驗板以

UDP互相傳輸資料如圖 47

圖 47利用 NET TOOLS設定 IP位址

58

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

在利用 NET TOOLS 設定完後開啟 UDP Test 輸入設備的位址即可

與實驗板進行資料傳輸如圖 48及圖 49

圖 48 利用 UDP TEST 對應設定的位址連接

圖 49 KIT板接上網路線接收資料

59

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

ZigBee 匝道器無線傳輸

開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯並燒錄到實驗板中確認與 CC2530

晶片的連結目的地位址如圖 50

圖 50 利用 IAR寫入實驗版測試訊號發送

60

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

開啟 Docklight 程式設定實驗板閘道器與 CC2530 晶片的連結目的

地位址後按下 Send 測試所發送訊號是否成功發送即回傳如圖 51

圖 51使用 Docklight程式測試訊號傳送

61

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

ZigBee CC2530 發射紅外線訊號

將訊號碼學習後編寫入程式再開啟 IAR程式撰寫完程式後編譯

並燒錄到 CC2530晶片中如圖 52

圖 52 將編碼燒入 ZigBee CC2530中進而發射紅外線訊號

62

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

燒錄完成後以相機測試是否成功發射訊號如圖 53

圖 53 CC2530閘道器發射紅外線訊號

再利用 IRGraph 程式接收紅外線訊號讀出波形如圖 54

圖 54 IRGraph測試讀出訊號

63

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

4-2系統實作

此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操

作畫面的步驟

4-2-1會員部分

Step1 圖 55 為此系統網站的初始畫面若是在之前有申請過帳號密

碼的可在右邊輸入申請的帳號密碼若沒有帳號密碼可點擊加入會

員的按鈕即可申請

圖 55 系統首頁

64

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

Step2如果還沒申請過可先點選加入會員確認個人資料隱私後可點

選我同意如圖 56同意後可依照上面輸入上面說明的帳號密碼

以及姓名身分證和電子郵件如圖 57

圖 56 隱私權同意書

圖 57加入會員

65

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

Step3註冊完後會回到登入畫面此時即可使用註冊的帳號及密碼來

登入登入畫面為圖 58

圖 58 登入畫面

Step4第一次登入並無任何設備所以可先點選新增設備資料並填

寫想要的名稱以及選擇家中的設備和型號如圖 59

圖 59 新增設備

66

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

Step5新增完設備後會回到會員的畫面此時剛剛輸入的設備資料已

存進資料庫並顯示出來接下來可點選在設備資料左方的控制選項

如圖 60

圖 60 設備資料

67

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

Step6圖 61 為自製的遙控器畫面在此畫面可依照想控制的動作點

選遙控器上面的按鈕例如電源頻道選擇等點選後將會送出

此按鍵的訊號碼如圖 62

圖 61 遙控器畫面 1

圖 62 遙控器畫面 2

68

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

Step7設備資料料左方的修改可修改點選欄位的設備資料如圖

63或著是想修改會員資料也可點選下方的修改會員 資料填

寫完畢後點選修改資料即可如圖 64

圖 63 修改設備

圖 64 修改會員資料

69

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

tml

[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

httpwwwzeropluscomtw

75

4-2-2管理員部分

以管理員身分登入後首先看到的是所有會員的基本資料如圖 65

資料左邊可以修改會員資料(如圖 4-29)或著刪除會員資料下方提

供查詢功能方便日後如果有多筆會員資料可做查詢

圖 65 會員資料

70

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

71

第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

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[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

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75

點擊會員帳號可直接進入到會員的設備資料裡面如圖 66此頁面

一樣可替會員作新增控制修改或是刪除設備

圖 66 會員設備資料

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第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

73

問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

74

參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

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[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

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第五章結論與未來發展

本專題利用 RS232學習遙控器紅外線編碼進而寫入 ZigBee中

靠著閘道器傳輸至 CC2530晶片發射紅外線訊號遙控家電藉由 PHP

在線上架設的會員系統新增設備遙控器寫進資料庫中讀取紅外

線編碼可自我管理家中的家電設備達到遠端遙控的目的提供廣

大的使用者更方便及時的遠端控制解決人不在設備身邊欲遙控設

備的便利性大幅提升便利性以及生活品質

利用網際網路連上家中進而控制家中電器以這個概念未來可以有

不少的相關技術可以延伸添加到本專題中

安全性

目前的網頁設計當使用者在登入帳號密碼時並無驗證碼驗證也無

紀錄輸入的錯誤次數因現在網路的普遍性可能在網路上隨便就能

找到能暴力破解帳號密碼的程式因此在未來會加強安全性的問題

在輸入帳號密碼時多一項隨機的驗證碼以及避免暴力破解程式限

制輸入帳號的錯誤次數來避免有心人士盜取資料

72

操作回饋

由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

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問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

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參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

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[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

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由於無法確定硬體設備可否百分之百接收與傳送訊號所以將會利用

網路視訊來做輔助此系統在可能硬體沒有正確傳送或是設備沒有

正確感應的情況下即使使用者不在家中也能透過網路視訊來確保

系統是否有正常運作

代理伺服器

代理伺服器按照使用者的操作在網路上抓取網頁一份存到自用的儲

存裝置上再將儲存資料傳送至使用端可以大幅減低網路頻寬這項

技術可以加入到本專題讓使用端操作速度可以更加順暢

備援機制

由於本系統目前只有一台資料庫存取資料未來可以加入備援機制來

保護使用端的相關資料機房可能會有非預期的災害資料可能遺

失為預防相關情形發生備援機制是未來可以整合本專題的

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問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

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參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

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[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

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問題與討論

以 WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控

器該如何學習

以邏輯分析儀即可進行錄製以封包型態傳送的遙控器編碼但是邏輯

分析儀設備較昂貴分析較花時間且較不容易上手

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參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

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[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

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參考文獻

[1]練凱文等智慧家庭設備

建國科技大學資訊管理系June 2010

[2]張哲銘等遠端家電及門禁安全控制系統

逢甲大學資訊工程系NOV 2006

[4]老澤架站狂人-PHP[Online]

Availablehttpwwwstudy-areaorgcoobilatutorial_502h

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[5]楊俊弘ZIGBEE 自動發射功率控制之模擬及實現

大同大學 通訊工程研究所July 2009

[6]游承諭ZigBee 節點快速拓樸重組機制之研究

逢甲大學 通訊工程研究所Jan 2012

[7]紅外線系列介紹與測量分析[Online] Available

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• 第一章緒論
• • 1-1研究動機與研究問題
  • 1-2平台需求
  • 1-3工作分配
  • • 第二章背景知識
    • • 2-1 RS232技術介紹
      • • 2-1-1概論
        • 2-1-2連接
        • • 2-2 WinLIRC技術介紹
          • WinLIRC 是一個以LIRC (Linux Infrared Remote Control)為基礎而在Windows環境發展出來的模組主要目的在於利用紅外線遙控方式控制電腦上的軟體例如影音相片等播放讓使用者在可視範圍內控制而不需使用滑鼠與鍵盤WinLIRC 配置說明如下圖3 為WinLIRC 的啟動畫面經由程式學習紅外線信號編碼透過已學習完成的信號碼控制電腦軟體其操作過程簡述如下首先按下使用者介面的Reconfigure(圖4)進入學習畫面並按下Create C
          • 2-3 Zigbee 技術背景知識
          • • 2-3-1技術介紹
            • ZigBee依據IEEE802154規範屬於無線個人區域網路(wireless personal area network WPAN)架構支援大量網路節點與多種網路拓樸（星形樹形網狀等三種通訊架構）每個ZigBee裝置都可以擔任中繼路由器(intermediate router)彼此透過多重跳點(multi hop)的方式傳遞資訊此無線感測器網路技術已廣泛運用於以嵌入式系統架構為主的相關應用上
            • 2-3-2標準制定
            • 2-3-3 實體層使用頻帶(PHY)
            • 2-3-4 裝置模式
            • 2-3-5 網路層(NWK)
            • 2-3-6 ZigBee傳輸模式與速率
            • • 2-4紅外線技術介紹
              • • 2-4-1紅外線訊號協議
                • 2-4-2IRDA紅外線協定
                • IRDA SIR 傳輸速率為24Kbps ~ 1152Kbps採用標準非同步傳輸訊號格式為起始位元（1位元邏輯0）資料位元（8位元）以及結束位元（1位元邏輯1）訊號編碼使用RZ Encoding當
                • 2-4-3 ASK紅外線協定
                • ASK(OOK) IR 傳輸速率從96kbps至576Kbps也是採用非同步模式但所使用的編碼方式為有載波的RZ Encoding當邏輯0是送出500KHz的脈波信號則邏輯1則無脈波信號
                • 2-4-4 IRDA HDLC紅外線協定
                • 2-4-5IRDA FIR紅外線協定
                • IRDA FIR 也稱為IRDA 4PPM傳輸速率為4Mbps使用同步模式但編碼方式較複雜每對相鄰的位由位置脈波碼來進行編碼即00 -gt1000 (0X08)01 -gt 0100 (0X04)10 -gt 0010 (0x02)11 -gt 0001 (0x01)（依每四個位一組的順序1則在該符號寬度相對應的四分之一時間送出脈波）這種編碼方式比起前面的來可以使LED減少切換頻率一半以上這種接收的脈波平均頻率的一致性可以讓接收器更容易適應外來的照射
                • 2-4-6 NEC PD6122紅外線協定
                • 2-4-7 NEC-IR紅外線協定
                • 2-4-8 Philips RC-5紅外線協定
                • 2-4-9 Philips RC-6紅外線協定
                • • 2-5 PHP簡介
                  • 2-6 MYSQL簡介
                  • • 2-6-1 MYSQL介紹
                    • 2-6-2 MYSQL特色
                    • 2-6-3管理MySQL的工具
                    • • 第三章系統分析與設計
                      • • 3-1系統架構圖
                        • 3-2資料庫規劃
                        • 3-3系統類別圖
                        • • 3-3-1系統註冊類別圖
                          • 3-3-2系統登入類別圖
                          • 3-3-3設備新增類別圖
                          • 如圖24
                          • 3-3-4設備修改類別圖
                          • 每個會員可以透過修改設備介面修改要變更的位置及設備使用者修改完畢後由系統驗證修改過的設備才將修改的設備送入資料庫如圖25
                          • 3-3-5設備刪除類別圖
                          • 每個會員可以透過刪除設備介面來刪除當前不需要使用到的設備在點選「刪除」功能時系統彈出互動式的對話框來提示使用者是否確認刪除設備若是使用者點選「確認」系統將會把介面導回會員設備資料並將資料庫的該設備刪除如圖26
                          • 3-3-6設備控制類別圖
                          • • 3-4系統流程圖
                            • 此為本系統所規畫出來的系統流程圖分為初始流程加入會員會員登入管理員登入 四部分來做規劃
                            • • 3-4-1初始流程
                              • 3-4-3會員登入
                              • 3-4-4管理員登入
                              • • 第四章實作成果
                                • • 4-1系統驗證
                                  • 此章節以實際遙控器訊號碼的紀錄學習取得訊號編碼寫入ZigBee實驗板以ZigBee間的無線傳輸進而發射紅外線訊號驅動設備相關的紅外線訊號碼
                                  • • 4-1-1遙控器學習
                                    • • 遙控器紅外線訊號學習有兩種方式第一種為自製訊號錄製器以Audacity軟體錄下IR編碼第二種為以WinLirc軟體進行編碼錄製
                                      • 自製訊號錄製器以Audacity軟體錄下IR編碼
                                      • 錄製器以USB供電35mm輸入做訊號接收並錄製再利用Audacity軟體錄下IR編碼完成遙控編碼的錄製其缺點容易干擾而產生訊號接收波形失真收到錯誤編碼故不為本專題採用
                                      • 以WinLirc軟體進行編碼錄製
                                      • • 4-1-2 ZigBee實驗板傳輸實作
                                        • 本實作以ZigBee實驗板作為紅外線傳輸以及發射測試以COM埠以及UDP協定傳遞資料後使用ZigBee無線傳輸訊號碼並且回傳發送端確認已傳輸之編碼
                                        • • 4-2系統實作
                                          • 此章節介紹系統實作部分系統分為會員以及管理員界面如下為操作畫面的步驟
                                          • • 4-2-1會員部分
                                            • 4-2-2管理員部分
                                            • • 第五章結論與未來發展
                                              • 問題與討論
                                              • 以WINLIRC進行學習的遙控器編碼如果遇到封包型態發射的遙控器該如何學習
                                              • 參考文獻