兩個單片機之間如何實現白光通訊

# 兩個單片機之間如何實現白光通訊

## 引言  
白光通訊（Visible Light Communication, VLC）是一種利用可見光波段（380-780nm）傳輸數據的技術。在單片機系統中，通過LED光源的快速亮滅調制（如PWM）可實現低成本、短距離的數據傳輸。本文將介紹基于兩個單片機的白光通訊實現方案。

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## 一、系統組成  
### 1. 硬件需求  
- **發送端**  
  - 單片機（如STM32/51單片機）  
  - 高響應LED（如白光LED）  
  - 驅動電路（三極管或MOSFET）  
- **接收端**  
  - 單片機（需支持外部中斷或定時器捕獲）  
  - 光敏傳感器（如光電二極管、光敏電阻）  
  - 信號放大與濾波電路  

### 2. 通訊原理  
通過發送端單片機控制LED的開關頻率（如OOK調制），將數據編碼為光信號；接收端通過光敏元件檢測光強變化，解碼還原數據。

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## 二、實現步驟  
### 1. 發送端設計  
1. **數據編碼**  
   - 采用曼徹斯特編碼或自定義協議，避免長0/1導致同步丟失。  
   - 示例代碼（51單片機）：  
     ```c
     void send_bit(uint8_t bit) {
         LED = bit;      // 輸出高低電平
         delay_us(100);  // 調整速率（如1kbps）
     }
     ```

2. **調制輸出**  
   - 通過定時器生成PWM，控制LED亮度變化代表數據。  

### 2. 接收端設計  
1. **信號采集**  
   - 光敏電阻輸出經比較器轉換為數字信號。  
   - 使用單片機外部中斷捕獲信號邊沿。  

2. **數據解碼**  
   - 通過定時器測量脈沖寬度，識別0/1序列。  
   - 示例邏輯：  
     ```c
     if (pulse_width > THRESHOLD) { 
         receive_buffer |= (1 << bit_pos); 
     }
     ```

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## 三、關鍵優化  
1. **抗干擾設計**  
   - 添加光學濾光片減少環境光影響。  
   - 采用CRC校驗提升數據可靠性。  

2. **速率與距離平衡**  
   - 典型速率：1-10kbps（受限于LED響應時間）。  
   - 有效距離：通常小于5米，需調整LED功率與接收靈敏度。  

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## 四、應用場景  
- 室內定位（如博物館導覽）  
- 保密通訊（無電磁輻射）  
- 物聯網設備短距離數據傳輸  

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## 結語  
白光通訊為單片機間提供了一種無需射頻模塊的通訊方案。盡管速率和距離有限，但其低成本、易實現的特性適合特定場景。未來結合高靈敏度傳感器和調制算法（如OFDM），可進一步拓展應用潛力。  

> **注意**：實際實現需根據具體硬件調整時序參數，并考慮環境光干擾的抑制。  

注：全文約650字，內容涵蓋原理、實現及優化，可根據實際需求補充代碼細節或電路圖。