Измерение освещённости и передача данных с помощью двунаправленных свойств светодиодов (перевод)

8     Каждый светодиод - порт последовательной связи

Почти каждое устройство, производимое сегодня, содержит микроконтроллер и (теоретически) имеет достаточно возможностей для общения с себе подобными, но стоимость оснащения средствами связи не позволяет двум стоящим рядом аппаратам разговаривать друг с другом. Это явление называется "проблемой последнего сантиметра".

Технология LEDComm потенциально позволяет превратить каждый светодиод в канал передачи данных. Область её использования чрезвычайно широка, так как светодиоды активно используются в качестве индикаторов включения питания микропроцессорных устройств. Такие индикаторы обычно подключаются не прямо к источнику питания, а к микроконтроллеру, позволяющему с помощью изменения характера свечения огранизовать минимальный интерфейс пользователя. С небольшими доработками такой индикатор может использоваться для общения с iDropper или иными LEDComm-устройствами.

Возможность дёшево и легко передавать данные позволяет добавлять новые функции в простую аппаратуру. Небольшие мобильные устройства можно поднести ближе к изделию, имеющему терминал пользователя, с тем, чтобы работать через него, или передавать данные пользователя между устройством и терминалом через устройство, подобное iDropper. Ниже следуют несколько возможных способов использования технологии LEDComm.

1. Светодиод питания в мониторах подключён к процессору, чтобы индицировать состояние сна миганием. Современные модели оснащены портами USB для изменения настроек самого монитора и облегчения подключения мыши и клавиатуры. Добавив LEDComm, можно обеспечить законченный путь передачи данных от индикатора питания монитора в компьютер и использовать подобное iDropper устройство в качестве ключа. Такой способ может использоваться вместо или вместе с паролём для входа в операционную систему или в качестве криптографического удостоверения подлинности для электронной коммерции. Подобным же образом можно использовать и клавиатурные индикаторы.
    
2. Домовладелец может скопировать всю диагностическую информацию со сломавшейся стиральной машины сняв её с индикатора питания через iDropper и перенеся к компьютеру для последующей передачи на сервисный интернет-сайт. Никаких индикаторов или разъёмов, как и интерфейсных кабелей, при этом не требуется.
    
3. Передать телефонный номер и дополнительные сведения новому знакомому можно, подержав два сотовых телефона рядом, дисплей к дисплею, пока светодиоды подсветки обмениваются данными.
    
4. Может потребоваться сменить мелодию электронного дверного звонка. Это можно сделать написав или загрузив из сети новую мелодию на домашний компьютер, а после передав её в дверной звонок через iDropper (без снятия самого звонка, проводов или организации дорогой беспроводной связью).
    
5. LEDComm может использоваться в системах электронных платежей с использованием сотового телефона. Покупатель может провести банковский платёж через свой телефон и завершить транзакцию, поднеся телефон к LEDComm-индикатору питания торгового автомата. Узкая направленность и малая зона действия светодиода является здесь преимуществом, потому что позволяет пользователю прямо и естественно указать какому автомату адресован платёж.
    
6. Недорогие игрушки, оснащённые LEDComm, могут взаимодействовать друг с другом, синхронизируя свои действия или обеспечивая групповую работу нескольких подобных устройств. Они могут загружать с домашнего компьютера новые функции или взаимодействовать с запущенной на нём программой.

9     Возможные пути развития

Зона действия LEDComm устройств в настоящее время достаточно мала - в лучшем случае несколько сантиметров. Скорость передачи фиксирована и составляет 250 бит/сек в обоих направлениях. Пара значений - дистанция и скорость - находятся в обратной зависимости: увеличение времени интегрирования в базовом протоколе увеличивает дистанцию, в то время как увеличение скорости уменьшает интегральную освещённость, которую может накопить светодиод, что уменьшает отношение сигнал/шум и ограничивает максимальное расстояние между светодиодами.

На данный момент ведётся работа по улучшению аппаратуры и программного обеспечения, работающих по технологии LEDComm, для расширения зоны приёма (более метра) с некоторым снижением скорости и одновременно работа на скорости свыше 1000 бод на существующем расстоянии. Режим работы может определяться системой, чтобы иметь возможность адаптивного изменения скорости в соответствии со складывающимися условиями.

Чтобы стать действительно удобными LEDComm-устройства должны иметь широкое распространение. Эта задача требует стандартизации нескольких уровней протокола связи, оптических параметров и т.д.

References

[0] Оригинальная публикация и страничка переводчика.

[1] Mims, Forrest M., III, Siliconnections: Coming of Age in the Electronic Era, McGraw-Hill, New York, NY, 1986.

[2] Mims, Forrest M., III, LED Circuits and Projects, Howard W. Sams and Co., Inc., New York, NY, pp. 60-61, 76-77, 122-123.

[3] Graeme, Jerald, Photodiode Amplifiers: Op-amp Solutions, McGraw-Hill, 1996, pp. 4-7.

[4] Dietz, P. and Yerazunis, W., Real-Time Audio Buffering for Telephone Applications, in Proceedings of UIST 2001, Orlando, FL, Nov. 11-14, 2001, pp. 193-4.

[5] Mobil Speedpass is an RFID payment system.

[6] Schneier, B., Applied Cryptography, second edition, John Wiley and Sons, New York, NY, 1996, pp. 101-111.

[7] Данные и спецификации протокола IrDA можно взять на сайте ассоциации.

[8] Данные и спецификации протокола Bluetooth можно взять на сайте организации Bluetooth SIG, Inc.

[9] Ullmer, B., Ishii, H. and Glas, D., mediaBlocks: Physical Containers, Transports, and Controls for Online Media, (SIGGRAPH ’98), July 19-24, 1998.