树莓派控制红外线收发

 

上淘宝买了两个红外线模块，一个是接收器，另一个是发送器。

问了卖家，没有资料，但是根据电路板上打印的信息，似乎是标准的模块。于是先插上树莓派试试看。

 

 

（update：上图的发射器没有三极管，所以只能做到1-2m）

 

 

看宝贝描述，这个模块是给Arduino用的，于是搜索了一下Arduino相关的资料，发现github上有

Arduino-IRremote这个项目，里面有各种协议包括NEC红外协议的实现。

 

举个例子，代码里面发送NEC的实现：

 

 

 

 

这里先发送一个头部，然后按比特发送数据，

比特为1发560us的PWM，然后等待1690us

比特位0的时候发送560us的PWM，然后等待560us

最后发送一个560us的PWM结束

 

 

手头上有一块树莓派和一个美的空调，所以先用这两个硬件下手，实际上使用STM32会更方便，因为树莓派自带了操作系统，控制硬件没有STM32这种单片机方便。后续准备将程序移植到STM32上面。

 

 

 

 

 

解析器

 

要知道美的空调的编码，首先要做一个解析器。实际上，使用逻辑分析仪也可以得知。一开始并没有拆开遥控器看看，先用IR接收器做了一个解析器。

 

    代码传上去了，见：

    https://github.com/tanhangbo/RaspberryIR

 

 

做解析器的时候首先要了解红外头的工作原理，首先它里面有一个滤波器，有38K数据的时候输出'1',没有38K数据的时候输出'0'。外部供电3.3V。接下来就要对输入的数据进行处理了。

 

 

首先对其产生的跳变进行响应，这里就注册了一个中断，INT_EDGE_BOTH表示不论下降沿和上升沿都进行响应，这样就可以采集到数据了：

 

wiringPiISR(IR_INPUT, INT_EDGE_BOTH, &ir_int)

接下来要对响应做计数。一开始用gettimeofday测试了一下，并不准确，查资料得知树莓派的ARM芯片内部有一个1MHZ的时钟可以用来做计数器。不过因为树莓派有linux操作系统，直接访问时钟地址是不行的。

 

    首先要打开datasheet（网上可以搜到）

    BCM2835-ARM-Peripherals.pdf

 

里面提到了两种timer：

 

 

其中System Timer的定义

 

 

ARM timer的定义：

 

看它的描述还是使用System Timer比较好。

 

 

首先要知道System Timer的地址。

 

这里写的是 0x7E003000，但是看图说话（第5页），还是要转换成为0x20003000：

 

 

 

转换好之后就要解决怎么用了。首先想到的就是写一个驱动，不过写驱动需要花一些时间调试，搞不好kernel搞挂了，为了简单一点，这里有一个比较portable的办法，就是使用mmap直接读取/dev/mem的信息。详情见代码。

于是根据这个思路作了一个获取时间间隔的一个API：

 

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

 

 

这里为什么要用long long？因为这个timer是64bit的。

解析分为三步：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东西了。

 

拿着遥控器对着红外头测试，发现美的空调的格式如下：

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

接下来查找了网上的资料，发现它的格式实际上是这个样子的：

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

 

 

 

发射器

 

接下来做一个发射器，俗话说，上山容易下山难，编码容易解码难，过了解码这个步骤，编码也挺容易了，不过做发射器的时候还是有一些问题需要考虑的。

 

做发射器的时候需要打开树莓派的PWM，并且使用1MHZ的时钟做一个API：

 

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

 

这样就可以逐个将数据

这样就可以逐个将数据发送出去了。其中开关PWM的时候发现一个问题，关闭PWM倒是很快，开启PWM有延时。于是在开启之前将关闭PWM的时间缩短解决。如果能直接控制UART，我想可以用UART模拟一样的波形，利用RTS-CTS快速关断，比PWM的效果好。

 

用函数开关PWM有200us的延时，这里是要考虑下的。开的时候是200ms之后就打开了，

关的时候会立马关闭，但是这个过程还是会延时200us。

 

目前的结果是，用两个IR模块对测，解析器也能解析出正确的结果，空调也能被控制。

 

 

 

 

 

波形

抓到的遥控器波形（管脚端），手工查看，得知:

 

 

0110010 01001101 00011111 11100000 01001000 10110111L （同一个波形发两次）

第一个bit是MSB：

B2 4D 1F E0 48 B7

 

 

屏幕上显示的是24度，和前面提到的资料一致。

 

 

遥控器的波形并不完美，我自己产生的波形可以完美的多：

 

 

 

现在已经可以控制美的空调了，空调被控制的时候也会产生‘滴’的声音。不过控制距离只有1米，

可能是模块的电流比较小导致的。

 

【0817更新】

通过自己搭电路，已经可以解决距离太小的问题，解决办法是增加一个三极管，增大红外管的电流，

另外将图中的100欧姆换成10欧姆就可以了。

面包板搭建图如下：