IR - 红外

红外是一种电磁波，可以实现数据的无线传输，由发送和接收两个部分组成。发送端对红外信号进行脉冲编码，接收端完成对红外信号的脉冲解码。红外遥控协议有多种，如 NEC、SIRC、 RC-5 等，这些协议都比较简单，基本都是以脉冲宽度或脉冲间隔来编码。当遥控器按下按键时，遥控器逻辑单元会产生一个完整的脉冲波形，包含遥控指令的信息，即红外传输的基带信号。这个波形被送到遥控器的调制单元，经调制单元调制成高频红外电磁波信号，由发光二极管发射出去，如下图所示。

红外电磁波信号一般使用一体化接收头接收，同时完成信号的解调和放大，其输出信号就是红外的基带脉冲信号。解调后的信号可直接送入信号处理单元，由处理单元对脉冲波形进行解码，典型红外接收电路如下图所示。

相对应的，IR RX 模块属于INPUT 输入设备，支持红外遥控器的按键遥控。具体规格如下所示：

整个系统框架流程如上图所示：当用户按下遥控器的时候，会触发一个中断。IR 驱动会进入中断，然后解析遥控器发送的键值，然后对该电压值进行解码，然后将该事件上报给INPUT 子系统。INPUT 子系统找到相应的事件处理程序之后，会将该按键事件上报给用户空间，等待用户程序对该按键信息的读取与处理。

IR TX 发送（CIR_TX）

模块内部调制原理

内部调制原理如下图所示。其中 IMS（Internal Modulation Select），为选择使用内部调制或不调制。软件需设置使用IMS。

载波频率设置

载波频率计算公式为：

Fc = Fclk / [(RFMC + 1) * (DRMC + 2)] (公式1)

其中

Fc为载波频率；
Fclk为Sunxi IR-TX时钟源，目前配置为12MHz；
RFMC为载波分频系数，由MCR寄存器（0x04）bit[7:0]设定；
DRMC为载波占空比设置，由GLR寄存器（0x00）bit[6:5]设定，可配置1/2、1/3或1/4。

通常，载波占空比DRMC 和载波频率 Fc 由应用层设定，因此设置载波占空比即转换为设置GLR bit[6:5]，设置载波频率即转换成设置MCR bit[7:0]，由公式1 变换得计算RFMC 的公式为：

RFMC = Fclk / [Fc *(DRMC + 2)] - 1 (公式2)

数据发送流程

CIR-TX 驱动数据发送流程如下图所示：

设置载波占空比

由于硬件只支持1/4、1/3 和1/2 三挡占空比设置，因此Sunxi IR-TX 驱动设置载波占空比的流程比较简单：上层传递一个0~100 的数值，如果该数值小于30，则设定占空比为1/4；如果该数值大于30 且小于40，则设定占空比为1/3；如果该数值大于40，则设定占空比为1/2。最后更新硬件配置。

设置载波频率

IR-TX 驱动设置载波频率流程如下图所示：

模块配置介绍

IR_TX 在 menuconfig 中配置如下

模块源码结构

CIR_TX 模块源码结构如下所示：

rtos-hal/
|--hal/source/cir_tx/hal_cir_tx     // hal层接口代码
|--include/hal/sunxi_hal_cir_tx.h   // 头文件

模块接口说明

头文件

#include <sunxi_hal_cir_tx.h>

IRTX 初始化

IRTX 模块初始化，主要完成clk 初始化

函数原型：

cir_tx_status_t hal_cir_tx_init(struct sunxi_cir_tx_t *cir_tx);

参数：

cir_tx ：操作结构体

返回值：

0：成功初始化
负数：初始化失败

IRTX 设置载波占空比

配置 IRTX 模块占空比

函数原型：

void hal_cir_tx_set_duty_cycle(int duty_cycle);

参数：

duty_cycle：占空比大小

返回值：

IRTX 设置载波频率

设置载波频率

函数原型：

void hal_cir_tx_set_carrier(int carrier_freq);

参数：

carrier_freq：载波频率大小

返回值：

IRTX 使能发送

发送IRTX 数据

函数原型：

void hal_cir_tx_xmit(unsigned int *txbuf, unsigned int count);

参数：

txbuf：代表数据 buf
count：代表数据长度

返回值：

模块使用范例

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <hal_cmd.h>

#include "sunxi_hal_cir_tx.h"

#define NS_TO_US(nsec) ((nsec) / 1000)

#define NEC_NBITS 32
#define NEC_UNIT 562500 /* ns. Logic data bit pulse length */
#define NEC_HEADER_PULSE \
  (16 * NEC_UNIT) /* 9ms. 16 * Logic data bit pulse length*/
#define NEC_HEADER_SPACE (8 * NEC_UNIT) /* 4.5ms */
#define NEC_BIT_PULSE (1 * NEC_UNIT)
#define NEC_BIT_0_SPACE (1 * NEC_UNIT)
#define NEC_BIT_1_SPACE (3 * NEC_UNIT)
#define NEC_TRAILER_PULSE (1 * NEC_UNIT)
#define NEC_TRAILER_SPACE (10 * NEC_UNIT) /* even longer */

#define GPIO_IR_RAW_BUF_SIZE 128
#define DEFAULT_DUTY_CYCLE 33
#define DEFAULT_CARRIER_FREQ 38000

#define LIRC_MODE2_PULSE 0x01000000
#define LIRC_MODE2_SPACE 0x00000000

#define LIRC_VALUE_MASK 0x00FFFFFF
#define LIRC_MODE2_MASK 0xFF000000

#define LIRC_PULSE(val) (((val)&LIRC_VALUE_MASK) | LIRC_MODE2_PULSE)
#define LIRC_SPACE(val) (((val)&LIRC_VALUE_MASK) | LIRC_MODE2_SPACE)

uint32_t tx_raw_buf[GPIO_IR_RAW_BUF_SIZE];

static int nec_modulation_byte(uint32_t *buf, uint8_t code) {
  int i = 0;
  uint8_t mask = 0x01;

  while (mask) {
    if (code & mask) {
      /* bit 1 */
      *(buf + i) = LIRC_PULSE(NS_TO_US(NEC_BIT_PULSE));
      *(buf + i + 1) = LIRC_SPACE(NS_TO_US(NEC_BIT_1_SPACE));
    } else {
      /* bit 0 */
      *(buf + i) = LIRC_PULSE(NS_TO_US(NEC_BIT_PULSE));
      *(buf + i + 1) = LIRC_SPACE(NS_TO_US(NEC_BIT_0_SPACE));
    }
    mask <<= 1;
    i += 2;
  }
  return i;
}

static int ir_lirc_transmit_ir(uint32_t *raw_buf, size_t n) {
  int ret, count;

  count = n / sizeof(unsigned int);
  if (count > 1024 || count % 2 == 0) {
    return -1;
  }
}

static int nec_ir_encode(uint32_t *raw_buf, uint32_t key_code) {
  uint8_t address, reverse_address, command, reverse_command;
  uint32_t *head_p, *data_p, *stop_p;

  address = (key_code >> 24) & 0xff;
  reverse_address = (key_code >> 16) & 0xff;
  command = (key_code >> 8) & 0xff;
  reverse_command = (key_code >> 0) & 0xff;

  /* head bit */
  head_p = raw_buf;
  *(head_p) = LIRC_PULSE(NS_TO_US(NEC_HEADER_PULSE));
  *(head_p + 1) = LIRC_PULSE(NS_TO_US(NEC_HEADER_SPACE));

  /* data bit */
  data_p = raw_buf + 2;
  nec_modulation_byte(data_p, address);

  data_p += 16;
  nec_modulation_byte(data_p, reverse_address);

  data_p += 16;
  nec_modulation_byte(data_p, command);

  data_p += 16;
  nec_modulation_byte(data_p, reverse_command);

  /* stop bit */
  stop_p = data_p + 16;
  *(stop_p) = LIRC_PULSE(NS_TO_US(NEC_TRAILER_PULSE));
  *(stop_p + 1) = LIRC_PULSE(NS_TO_US(NEC_TRAILER_SPACE));

  return ((NEC_NBITS + 2) * 2 - 1);
}

int cmd_test_cir_tx(int argc, char **argv) {
  int key_code = 0x04fb13ec;
  int i, size;
  int count = 67;
  struct sunxi_cir_tx_t *cir_tx;

  hal_cir_tx_init(cir_tx);

  hal_cir_tx_set_duty_cycle(DEFAULT_DUTY_CYCLE);
  hal_cir_tx_set_carrier(DEFAULT_CARRIER_FREQ);

  size = nec_ir_encode(tx_raw_buf, key_code);
  for (i = 0; i < size; i++) {
    printf("%d ", *(tx_raw_buf + i) & 0x00FFFFFF);
    if ((i + 1) % 8 == 0) {
      printf("\n");
    }
  }
  printf("\n");

  for (i = 0; i < size; i++) tx_raw_buf[i] = (tx_raw_buf[i] & 0x00FFFFFF);

  hal_cir_tx_xmit(tx_raw_buf, count);
  printf("end test!\n");

  return 0;
}

IR RX 接收（CIR）

模块配置介绍

IR 在 menuconfig 中配置如下

模块源码结构

CIR 模块源码结构如下所示：

rtos-hal/
|--hal/source/cir/hal_cir.c     // hal层接口代码
|--include/hal/sunxi_hal_cir.h  // 头文件

模块返回值定义

返回值	枚举	定义
-4	`CIR_PIN_ERR`	配置的 CIR 引脚错误
-3	`CIR_CLK_ERR`	配置的 CIR 模块时钟错误
-2	`CIR_IRQ_ERR`	中断配置错误
-1	`CIR_PORT_ERR`	配置 CIR 端口错误
0	`CIR_OK`	成功

typedef enum {
   CIR_PIN_ERR = -4,
   CIR_CLK_ERR = -3,
   CIR_IRQ_ERR = -2,
   CIR_PORT_ERR = -1,
   CIR_OK = 0,
} cir_status_t;

模块接口说明

头文件

#include <sunxi_hal_cir.h>

IR 初始化接口

IR 模块初始化，主要初始化采样率、通道选择及注册中断等

函数原型：

cir_status_t sunxi_cir_init(cir_port_t port);

参数：

port ：CIR 通道

返回值：

0：成功初始化
负数：初始化失败

IR 注册回调接口

向应用层提供注册回调接口的功能

函数原型：

void sunxi_cir_callback_register(cir_port_t port, cir_callback_t callback);

参数：

port ：CIR 通道
callback：应用层回调接口

返回值：

IR 去初始化接口

函数原型：

void sunxi_cir_deinit(cir_port_t port);

参数：

port ：CIR 通道

返回值：

模块使用范例

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <hal_cmd.h>
#include <hal_log.h>

#include "sunxi_hal_cir.h"

static cir_callback_t cir_irq_callback(uint32_t data_type, uint32_t data) {
  printf("reg_val:0x%u\n", data);
  return 0;
}

int cmd_test_cir(int argc, char **argv) {
  cir_port_t port;
  int ret = -1;
  int timeout_sec = 15;
  TickType_t start_ticks, current_ticks;

  printf("Run ir test\n");

  if (argc < 2) {
    hal_log_err("usage: hal_ir channel\n");
    return -1;
  }

  port = strtol(argv[1], NULL, 0);
  ret = sunxi_cir_init(port);
  if (ret) {
    hal_log_err("cir init failed!\n");
    return -1;
  }

  sunxi_cir_callback_register(port, cir_irq_callback);
  start_ticks = xTaskGetTickCount();
  printf("start_ticks: %u\n", start_ticks);

  while (1) {
    current_ticks = xTaskGetTickCount();
    if ((current_ticks - start_ticks) * portTICK_PERIOD_MS >=
        timeout_sec * 1000) {
      printf("current_ticks: %u\n", current_ticks);
      break;
    }
  }
  sunxi_cir_deinit(port);
  return 0;
}

IR - 红外

IR TX 发送 （CIR_TX）​

模块内部调制原理​

载波频率设置​

数据发送流程​

设置载波占空比​

设置载波频率​

模块配置介绍​

模块源码结构​

模块接口说明​

IRTX 初始化​

IRTX 设置载波占空比​

IRTX 设置载波频率​

IRTX 使能发送​

模块使用范例​

IR RX 接收（CIR）​

模块配置介绍​

模块源码结构​

模块返回值定义​

模块接口说明​

IR 初始化接口​

IR 注册回调接口​

IR 去初始化接口​

模块使用范例​

IR TX 发送（CIR_TX）

模块内部调制原理

载波频率设置

数据发送流程

设置载波占空比

设置载波频率

模块配置介绍

模块源码结构

模块接口说明

IRTX 初始化

IRTX 设置载波占空比

IRTX 设置载波频率

IRTX 使能发送

模块使用范例

IR RX 接收（CIR）

模块配置介绍

模块源码结构

模块返回值定义

模块接口说明

IR 初始化接口

IR 注册回调接口

IR 去初始化接口

模块使用范例