樹莓派控制紅外線收發

 

上淘寶買了兩個紅外線模塊，一個是接收器，另一個是發送器。

問了賣家，沒有資料，但是根據電路板上打印的信息，似乎是標准的模塊。於是先插上樹莓派試試看。

 

 

（update：上圖的發射器沒有三極管，所以只能做到1-2m）

 

 

看寶貝描述，這個模塊是給Arduino用的，於是搜索了一下Arduino相關的資料，發現github上有

Arduino-IRremote這個項目，里面有各種協議包括NEC紅外協議的實現。

 

舉個例子，代碼里面發送NEC的實現：

 

 

 

 

這里先發送一個頭部，然后按比特發送數據，

比特為1發560us的PWM，然后等待1690us

比特位0的時候發送560us的PWM，然后等待560us

最后發送一個560us的PWM結束

 

 

手頭上有一塊樹莓派和一個美的空調，所以先用這兩個硬件下手，實際上使用STM32會更方便，因為樹莓派自帶了操作系統，控制硬件沒有STM32這種單片機方便。后續准備將程序移植到STM32上面。

 

 

 

 

 

解析器

 

要知道美的空調的編碼，首先要做一個解析器。實際上，使用邏輯分析儀也可以得知。一開始並沒有拆開遙控器看看，先用IR接收器做了一個解析器。

 

    代碼傳上去了，見：

    https://github.com/tanhangbo/RaspberryIR

 

 

做解析器的時候首先要了解紅外頭的工作原理，首先它里面有一個濾波器，有38K數據的時候輸出'1',沒有38K數據的時候輸出'0'。外部供電3.3V。接下來就要對輸入的數據進行處理了。

 

 

首先對其產生的跳變進行響應，這里就注冊了一個中斷，INT_EDGE_BOTH表示不論下降沿和上升沿都進行響應，這樣就可以采集到數據了：

 

wiringPiISR(IR_INPUT, INT_EDGE_BOTH, &ir_int)

接下來要對響應做計數。一開始用gettimeofday測試了一下，並不准確，查資料得知樹莓派的ARM芯片內部有一個1MHZ的時鍾可以用來做計數器。不過因為樹莓派有linux操作系統，直接訪問時鍾地址是不行的。

 

    首先要打開datasheet（網上可以搜到）

    BCM2835-ARM-Peripherals.pdf

 

里面提到了兩種timer：

 

 

其中System Timer的定義

 

 

ARM timer的定義：

 

看它的描述還是使用System Timer比較好。

 

 

首先要知道System Timer的地址。

 

這里寫的是 0x7E003000，但是看圖說話（第5頁），還是要轉換成為0x20003000：

 

 

 

轉換好之后就要解決怎么用了。首先想到的就是寫一個驅動，不過寫驅動需要花一些時間調試，搞不好kernel搞掛了，為了簡單一點，這里有一個比較portable的辦法，就是使用mmap直接讀取/dev/mem的信息。詳情見代碼。

於是根據這個思路作了一個獲取時間間隔的一個API：

 

long long int get_timer_diff()
{
long long int ret;
ret =  *timer - prev_timer;
prev_timer = *timer;
return ret;
}

 

 

這里為什么要用long long？因為這個timer是64bit的。

解析分為三步：1.解析波形，2.解析bit，3.解析Byte

解析完成之后就拿到我需要的東西了。

 

拿着遙控器對着紅外頭測試，發現美的空調的格式如下：

0xb2,0x4d,0xf5,0x0a,0xa5,0x5a

接下來查找了網上的資料，發現它的格式實際上是這個樣子的：

http://www.geek-workshop.com/thread-5707-1-1.html

 

 

 

發射器

 

接下來做一個發射器，俗話說，上山容易下山難，編碼容易解碼難，過了解碼這個步驟，編碼也挺容易了，不過做發射器的時候還是有一些問題需要考慮的。

 

做發射器的時候需要打開樹莓派的PWM，並且使用1MHZ的時鍾做一個API：

 

void delay_us(int us)
{
long long int prev_timer;
prev_timer = *timer;
while (*timer - prev_timer < us)
;
}
 

 

這樣就可以逐個將數據

這樣就可以逐個將數據發送出去了。其中開關PWM的時候發現一個問題，關閉PWM倒是很快，開啟PWM有延時。於是在開啟之前將關閉PWM的時間縮短解決。如果能直接控制UART，我想可以用UART模擬一樣的波形，利用RTS-CTS快速關斷，比PWM的效果好。

 

用函數開關PWM有200us的延時，這里是要考慮下的。開的時候是200ms之后就打開了，

關的時候會立馬關閉，但是這個過程還是會延時200us。

 

目前的結果是，用兩個IR模塊對測，解析器也能解析出正確的結果，空調也能被控制。

 

 

 

 

 

波形

抓到的遙控器波形（管腳端），手工查看，得知:

 

 

0110010 01001101 00011111 11100000 01001000 10110111L （同一個波形發兩次）

第一個bit是MSB：

B2 4D 1F E0 48 B7

 

 

屏幕上顯示的是24度，和前面提到的資料一致。

 

 

遙控器的波形並不完美，我自己產生的波形可以完美的多：

 

 

 

現在已經可以控制美的空調了，空調被控制的時候也會產生‘滴’的聲音。不過控制距離只有1米，

可能是模塊的電流比較小導致的。

 

【0817更新】

通過自己搭電路，已經可以解決距離太小的問題，解決辦法是增加一個三極管，增大紅外管的電流，

另外將圖中的100歐姆換成10歐姆就可以了。

面包板搭建圖如下：