Вот и подошло время разгребаться с удаленным ИК управлением.

Цель: Разобраться с принципами ИК управления по протоколу RC5

Средства: микроконтроллер PIC16f877a, Ик приемник TSOP1736(1738), devboard под мозги будущего усилителя

Вкратце о самом протоколе RC5:

Частота: частота несущей составляет 36 кГц, соответственно период около 27.8 мкс.

Модуляция: Модуляция в RC5 осуществляется следующим способом: каждый бит делится наполовину, и в каждой из половинок разные уровни, если в первой половине 0, а во второй 1, то это 1, ну и наоборот соответственно (Код Манчестера):

Здесь есть один нюанс, который необходимо учитывать. Дело в том, что усилитель передатчика обычно представляет собой транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, то на выходе у нас логика будет инвертированной, таким образом:

И это еще не все, в реальности, по протоколу на каждый бит информации приходится 64 импульса, 32 импульса частоты 36 кГц, показывающих высокий уровень и 32 периода тишины, то есть со светодиода летят такие пачки импульсов.

Представление пакетов данных: Посылка данных состоит из 14 бит и имеет примерно такой вид:

Где:

S1, S2 – стартовые биты, всегда равны 1, по ним ловим начало передачи.

T – бит переключалка, во время зажатия клавиши его состояние периодически изменяется на противоположное. Пример полезности: чтобы переключить телик на 22 канал вам нужно будет нажать клавишу 2 реально дважды.

A4-A0 – адрес, по нему система определяет что за устройство должно принимать сигнал.
Ниже список устройств и их адресов:

0 - TV

1 - TV2

2 - Телетекст

3 - Расширения для первых двух TV

4 - Лазерный видео проигрыватель

5 - Видеозапись1

6 - Видеозапись2

7 - Зарезервировано

8 - Спутниковое оборудование?(SAT1)

9 - Расширения для видеозаписывающих устройств

10 - SAT2

11 - Зарезервировано

12 - CD видео проигрыватель

13 - Зарезервировано

14 - CD фото (интересно что это за девайс)

15 - Зарезервировано

16 - Предусилок

17 - Приемник/тюнер

18 - Кассетник

19 - Предусилок 2

20 - CD

21 - Аудио стойка

22 - Спутниковый аудио приемник(?)

23 - DCC запись (?)

24 - Зарезервировано

25 - Зарезервировано

26 - Записывающий CD

27 - 31 - Зарезервировано

Ну и наконец С5-С0 – Непосредственно команда, у которой также есть стандартная спецификация, что на мой взгляд весьма разумно:

0-9 - Цифровые клавиши

12 - Режим ожидания

13 - Mute

14 - Настройка

16 - Звук +

17 - Звук -

18 - Яркость +

19 - Яркость -

20 - Насыщенность +

21 - Насыщенность -

22 - Басс +

23 - Басс -

24 - Тембр +

25 - Тембр -

26 - Баланс вправо

27 - Баланс влево

48 - Пауза

50 - Промотка назад

51 - Промотка вперед

53 - Воспроизведение

54 - Стоп

55 - Запись

63 - Выбор системы

71 - Выключение дисплея(?)

77 - Линейная функция +

78 - Линейная функция -

80 - Вверх

81 - Вниз

82 - Меню

83 - Выход из меню

84 - Отображение статуса A/V

85 - Влево

86 - Вправо

87 - OK

88 - Картинка в картинке (вкл/выкл)

89 - Сдвиг картинки

90 - Картинка в картинке - смена местами окон

91 - Строб

92 - Мультистроб

93 - Блокировака изображения

94 - Сканирование

95 - Выбор картинки в картинке

96 - Мозаика из видеоокошек

97 - Picture DNR(?)

98 - Сохранение

99 - Строб картинки в картинке

100 - Вызов главного изображения

101 - Заморозка картинки в картинке

102 - КВК вверх

103 - КВК вниз

118 - альтернативный режим

119 - Опции другой режим

123 - Соединение

124 - Отсоединение

Настало время проверить все на практике, вот наш пациент:

Китайский пульт, доставшийся мне в нагрузку вместе с тюнером. Предположение, что он работает по протоколу RC5 было сделано совершенно случайно, когда я заметил, что пульт отлично работает с телевизором марки Philips.

Для того, чтобы проверить свое предположение я отнес пульт на работу к человеческому осцилку и накинул щуп на ножку светодиода:

Такая форма сигнала обусловлена тем, что осциллограмма снимается с излучающего светодиода, а не с приемника. Пока с теорией сходится, 14 бит присутствует, но если мы измерим частоту, то увидим вот какую интересную штуку:

Частота 38 КГц!!! Ох уж эти китайцы, подключиться к осцилку было очень предусмотрительно, нужно брать приемник на 38 КГц, а не на 36, ну и в коде тоже надо быть осторожным. Сначала я подумал, что я промахнулся с протоколом, но потом в википедии нашел интересную фразу:

The command data is a Manchester coded bitstream modulating a 36 kHz carrier. (Often the carrier used is 38 kHz or 40 kHz, apparently due to misinformation about the actual protocol.)

Для меня в общем-то это не принципиально, и пульт у меня всего один, поэтому будем работать с тем что есть.

Следующий шаг сборка приемника. Я купил на рынке аналог TSOP1738 в таком корпусе:

В таком корпусе распиновка зеркальна стандартной распиновке TSOP1736 в здоровом корпусе.

Схему подключения берем из даташита, ничего не мудрим:

Хорошо, если есть осциллограф цифровой или логический анализатор, тогда мы можем подтыкнуться на выход приемника и посмотреть, что у нас за сигнал на выходе. Но стоп, у нас же есть логический анализатор! Встроенный в Pickit2.

Подключаемся, и загоняем цифру 8:

Четко видны два стартовых бита, и явно отслеживается 0b001000=8. Адрес 0, т.к. пульт от ТВ тюнера. Каким же образом заставить наш микроконтроллер работать со всей этой байдой? Для себя я разработал алгоритм на основе прерываний INTE и TMR1.

Основная сложность в обработке кода – мы не можем засечь абсолютное начало передачи, то что она началась мы видим только во второй половине бита S1.

Алгоритм:

1. Заведем выход приемника на ножку RB0 микроконтроллера и установим INTEDG = 0 (срабатывание по ниспадающему фронту).
2. Если произошло прерывание по INTE в первый раз, то:
• Запускаем таймер на интервал 1.250 мс (3 части из 4 времени передачи одного бита при 38 КГц)
• Меняем значение INTEDG на противоположное
3. Если прерывание по INTE происходит не в первый раз, то:
• Меняем значение INTEDG на противоположное
• Если INTEDG = bufer, запускаем таймер TMR1 на интервал 1.250 мс
4. Если произошло прерывание по TMR1, то снимаем значение на пине RB0 и помещаем его в буфер, а также загоняем в переменную для хранения данных

Чтобы было немного проще, я набросал картинку, по которой сам разбирался:
Внимательно посмотрим на картинку: нам прилетает байт 11000001001000, а снятый нашим алгоритмом байт будет выглядеть следующим образом 10000010010001. Мы потеряли одну 1 в начале, и добавилась еще одна 1 в конец (которая, к слову, всегда будет 1).

Чтобы отделить мух от котлет, уберем одну 1 с конца, и просто в зависимости от номера байта, будем пихать данные либо в адресную переменную, либо в командную.

Вот, теперь можно и код показывать 🙂

#include <htc.h>
#include <stdio.h>
#include "usart.h"

#define _XTAL_FREQ 4000000
#define IRpin RB0

volatile static bit direction;    //1 - rising, 0 - falling
volatile unsigned char IRbyte;    //принятый байт
volatile bit buffer;              //буфер для значений таймера
volatile unsigned char bytecount; //количество байт

__CONFIG(WDTDIS & UNPROTECT & LVPDIS & HS);

void StartTimer()                 //Выносим настройки таймера в отдельную функцию
{
T1CKPS1 = 0;                      //Не используем делители
T1CKPS0 = 0;

T1OSCEN = 0;                      //выключаем внутренний генератор
TMR1CS = 0;                       // Fosc/4
TMR1IE = 1;                       // прерывание по переполнению TMR1
TMR1H = 0b11111011; TMR1L = 0b00010110;       //1.257ms

TMR1ON = 1;                       // включаем таймер
}

void main()
{
TRISB0 = 1;                        //Порт RB0 на вход
init_comms();                      //Инициализируем уарт
printf("\r\nStart");               //Отладочное сообщение
buffer = 0;                        //Начальные условия
IRbyte = 0;
bytecount = 0;
direction = 0;
INTEDG = 0;                        //ждем прерывания по ниспадающему фронту

GIE = 1;                           //Понеслась
PEIE = 1;
INTE = 1;

while(1)
{
 if (bytecount>13)                 //Если принято 14 бит
  {
   GIE = 0;                        //Временно блокируем прерывания
   printf("\r\nPressed button is %d", IRbyte);  //Выводим команду по уарту
   IRbyte = 0;                     //И заново обнуляемся
   bytecount=0;
   INTEDG = 0;
   buffer = 0;
   GIE = 1;
  }
}//while(1)

}

void interrupt isr()
{
  if (INTF)                       //Прерывание по RB0
   {
     if (bytecount<1)             //Если произошло в первый раз
       {
         direction = 1;           //Ждем срабатывания по возрастающему фронту
         INTEDG = 1;
         StartTimer();            //Запускаем таймер
         bytecount++;             //увеличиваем счетчик принятых бит
       } else                     //Если уже не в первый раз
          {
            direction = !direction; //меняем фронт срабатывания на противоположный
             if (direction==buffer) //Проверяем можно ли запускать таймер
               {
                StartTimer();
                bytecount++;
               } //if (direction==buffer)
            INTEDG = direction;
          } //else
     INTF = 0;
} //INTF

else {                            //срабатывание RB0 приоритетнее таймера
if (TMR1IF)
  {
   buffer = IRpin;                //Присваеваем буфферу значение RB0
   TMR1ON = 0;                    //Выключаем таймер
   TMR1IF = 0;
    if ((bytecount>7)&&(bytecount<14))   //забираем только команду
     {
       IRbyte <<= 1;
       IRbyte |= buffer;
     }
   }
}

}

а вот и  корявое видео с работой:

Все отлично распознается, если кнопка держится дольше положенного, срабатывает пару раз. Чтобы избежать подобного казуса, код должен модернизироваться с учетом обработки toggle бита, но это уже другая история 🙂

Исходники данного эксперимента.