NEC IR protocol 紅外線接收器程式撰寫

紅外線接收器有區分很多款規格，這篇文章主要針對NEC 38KHz規格進行說明，文章以下使用圖示，部分參考原文出處，使用於非商業性質，僅供教育說明

NEC Protocol                                                                                  

如下圖所示，NEC format 由 以下組成

• Leader code, 8 bits address and 8 bits command length
• Address and Command 傳送兩次，第二次為反向結果可以作為錯誤檢知使用，或者擴展成16bits
• 38KHz Carrier frequncy
• Pulse distance modulation
• Bit time 為 1.125ms 或者  2.25ms 

Modulation                                                                                 

NEC protocol使用 pulse distance encoding調變技術

• 560us 載波與space組成 2.25ms 波型代表 位元 "1"
• 560us 載波與space組成 1.12ms 波型代表 位元 "0"

訊號接收，目前紅外線接收可透過模組IC進行處理，只要挑選對應正確的載波訊號，紅外線接收器即可將訊號轉成方波輸出，以下圖示為 PANASONIC PNA4612M (38KHz) 原理圖
操作上非常方便，指要依序接上VCC(+5V) GND供應電源後，Vout即為輸出腳可接拉到MCU接收腳位，中間不需再連接或者上拉電阻元件，大大減輕單晶片處理載波訊號難度

現在紅外線為很普及的產品，使用經驗上通常按下按鈕後，發出紅外線讓接收器接收，進行達到 "Remote control"的目的，可是操作應該有發現，例如持續按下聲音大小聲按鈕時，不必放開按鍵，就可以持續觸發，通常作法並非一直發送相同Address+command訊號，而是連續輸出Repeat code 間隔110ms 訊號輸出方式

Repeat code 由9ms載波和 2.25ms space 組成，每間隔110ms傳送一次

 

參考資料連結: http://www.sbprojects.com/knowledge/ir/nec.php

程式撰寫                                                                                        

• C編譯器 :CCS PCWHD 
• MCU: Microchip PIC18F45K22

紅外線接收器，接收來自於紅外線發射的載波後進行解析，並且輸出方波，前面文章已經說明透過pulse ON/OFF 不同時間作為表示bit 1 or 0，收接資料後單晶片並無法短時間馬上解析出結果，最保險方式就是搭配timer 計時器技術當下每個脈波花的總時間，完成接收全部資料後，再透過旗標flag進行解析脈波，再轉換成正確的資料 Address and Command

Microhcip PIC18F45K22 共計有  多組Timer可供使用，從以上資訊得知最長時間會達到110ms，本文採用Timer1 16bits 並搭配Prescaler 1/2/4/8 擴展timer1 overflow的時間

TIMER1 configuration，依序算出每個波型對應時間長度
Interrupt rate:  T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_4 
4/64000000*65536*4 = 16.384 ms  (resolution:0.0625*4=0.25us)
Leader: 13.5ms(54000) (13.5*1000)/0.25us
"1": 2.25 ms (9000)  (2.25*1000)/0.25us
"0": 1.12 ms (4480)  (1.12*1000)/0.25us

#define IR_LEADER_MIN       50000  
#define IR_LEADER_MAX       58000
#define IR_ZERO_MIN         4000
#define IR_ZERO_MAX         5000
#define IR_ONE_MIN          8000
#define IR_ONE_MAX          9900

定義資料群組，資料量總共 32 bits 搭配一組Leader 與 第一組 garbage訊號(需忽略)，最大資料達16bits
建置34組 long資料Array
/* irframes[0] (start) will be garbage, ignore it... *_-
** irframes[1] NEC Leader code
** irframes[2~9]   custom code
** irframes[10~17] custom code'
** irframes[18~25] data code
** irframes[26~33] data code'
*/
#define irFramesCounts 34
long    irFrames[irFramesCounts];



搭配單晶片CCP 模組下緣觸發(H->L)訊號，或者採用RB 中斷觸發訊號，藉由旗標判斷資料接收過程，一旦完成接收，flag轉為true，緊接就可以進行每個資料量判斷，進而解析紅外接收資料後處理模式，並且判斷正反訊號正確性，程序完成後組成兩個 8bit int 資料返回
if ((irFrames[1] < IR_LEADER_MIN) && (irFrames[1] > IR_LEADER_MAX))
    return -1;
  
  for (i=0; i<8; i++)
  {
    // custom code
    custom_ptr = i+2;
    if ((irFrames[custom_ptr] >= IR_ZERO_MIN) && (irFrames[custom_ptr] <= IR_ZERO_MAX)) shift_right(&custom, 1, 0);
    else  if ((irFrames[custom_ptr] >= IR_ONE_MIN) && (irFrames[custom_ptr] <= IR_ONE_MAX)) shift_right(&custom, 1, 1);
      
    //custom' code
    _custom_ptr = i+10;
    if ((irFrames[_custom_ptr] >= IR_ZERO_MIN) && (irFrames[_custom_ptr] <= IR_ZERO_MAX)) shift_right(&_custom, 1, 0);
    else  if ((irFrames[_custom_ptr] >= IR_ONE_MIN) && (irFrames[_custom_ptr] <= IR_ONE_MAX)) shift_right(&_custom, 1, 1);
      
    // data code
      data_ptr = i+18;
      if ((irFrames[data_ptr] >= IR_ZERO_MIN) && (irFrames[data_ptr] <= IR_ZERO_MAX)) shift_right(&data, 1, 0);
      else  if ((irFrames[data_ptr] >= IR_ONE_MIN) && (irFrames[data_ptr] <= IR_ONE_MAX)) shift_right(&data, 1, 1);
      
    // data' code
    _data_ptr = i+26;
    if ((irFrames[_data_ptr] >= IR_ZERO_MIN) && (irFrames[_data_ptr] <= IR_ZERO_MAX)) shift_right(&_data, 1, 0);
    else  if ((irFrames[_data_ptr] >= IR_ONE_MIN) && (irFrames[_data_ptr] <= IR_ONE_MAX)) shift_right(&_data, 1, 1);
  }

  if ((custom != (_custom^0xFF)) || (data != (_data^0xFF)))
    return -1;

實驗結果                                                                             

這是一款很常見的紅外線遙控器模組，先行再每個按鈕位置上標註上Command資料，實驗上搭配Microchip PicKit3實驗板，進行驗證測試結果。 LCD顯示Leader 顯示13.44ms(正常都有誤差値，撰寫軟體需留意)，Custom(Address) :00 這款沒有定義用戶碼，接收到data編號為:45為筆者按下Power 按鈕時解析出來的結果，驗證結果成功