全志R128 SDK HAL 模块开发指南——IR红外无线传输

aleksib

全志R128 SDK HAL 模块开发指南——IR红外无线传输 [复制链接]

 

# IR 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： ```c 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： ```c void hal_cir_tx_set_duty_cycle(int duty_cycle); ``` 参数： - `duty_cycle`：占空比大小 返回值： - 无 #### IRTX 设置载波频率 设置载波频率 函数原型： ```c void hal_cir_tx_set_carrier(int carrier_freq); ``` 参数： - `carrier_freq`：载波频率大小 返回值： - 无 #### IRTX 使能发送 发送IRTX 数据 函数原型： ```c 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： - 无 ### 模块使用范例 ```c #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 | ```c 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 ```c #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： ```c 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： ```c 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： - 无 #### IR 去初始化接口 函数原型： ```c void sunxi_cir_deinit(cir_port_t port); ``` 参数： - `port` ：CIR 通道 返回值： - 无 ### 模块使用范例 ```c #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; } ```

LitchiCheng

现在的freertos都可以包含std库了吗，那方便很多了

emma2015

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