使用MM32L0130片上IRM模塊實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)碼

紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易于實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備包括消費(fèi)電子、家用電器、安防器材等廣泛采用，如智能手環(huán)、機(jī)頂盒、3D眼鏡、智能掃地機(jī)、空調(diào)、電扇、通道閘、紅外柵欄等，近年來也越來越多的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)和手機(jī)系統(tǒng)中。

靈動(dòng)股份推出的MM32L0130系列MCU具有片上IRM紅外調(diào)制器，該模塊使用片上的定時(shí)器和串口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的 FSK/ASK 調(diào)制，以滿足紅外發(fā)碼的需求。

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IRM介紹

1.1 IRM功能框圖

1.2 IRM主要特征

支持 APB 接口

兩個(gè)調(diào)制信號源，分別為通道 1 和通道 2

通道 1 和通道 2 調(diào)制信號源均可選，來源包含

1）恒 0

2）恒 1

3）TIM3 的 OC1 通道

4）TIM4 的 OC1 通道

5）TIM16 的 OC1 通道

6）TIM17 的 OC1 通道

基帶信號源可選，來源包含

1）IRM 數(shù)據(jù)寄存器

2）UART1_TX

3）UART2_TX

4）LPUART_TX

可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的 ASK、FSK 調(diào)制，調(diào)制方式可選

輸出信號極性可選

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功能概述

2.1 波形產(chǎn)生單元

調(diào)制信號選擇功能：兩個(gè)通道， channel_1 和 channel_2，通過寄存器配置可選擇通道輸入為恒 0、恒1、 TIM3 的 OC1 通道、 TIM4 的 OC1 通道、 TIM16 的 OC1 通道、 TIM17 的 OC1 通道。

基帶信號選擇功能：被發(fā)送的紅外信號對應(yīng)源數(shù)據(jù)，可以通過寄存器配置選擇源為 IRM_DR、 UART1_TX、UART2_TX、 LPUART1_TX。

調(diào)試方式：可選 FSK 或 ASK。

極性可選，輸出可為正?；蚍聪嗖ㄐ?。

2.2 調(diào)制功能說明

2.21 FSK 調(diào)制

用不同的頻率來表示不同的符號。本模塊為二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）。信號可以看成是頻載為 f1 和 f2的兩個(gè)振幅鍵控信號的合成。該功能模式下，調(diào)制信號源為頻率為 f1、 f2 的兩個(gè)方波：被調(diào)制信號為 0，則對應(yīng)輸出 f1；被調(diào)制信號為 1 則對應(yīng)輸出 f2。
波形如下：

FSK 調(diào)制波形

2.22 ASK 調(diào)制

用不同的幅度來表示不同的符號。本模塊為 OOK（On-Off Keying）調(diào)制，是 ASK 調(diào)制的一個(gè)特例，把一個(gè)幅度取為 0，另一個(gè)幅度為非 0，就是 OOK。又名 2ASK（二進(jìn)制振幅鍵控）。該功能模式下，通道 1 信號源應(yīng)為恒 0，通道 2 信號源應(yīng)該頻率為 f2 的方波：被調(diào)制信號為 0，則對應(yīng)輸出 0；被調(diào)制信號為 1 則對應(yīng)輸出 f2。
波形如下：

ASK 調(diào)制波形

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實(shí)驗(yàn)

本次實(shí)驗(yàn)使用MM32L0130片上IRM驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)碼。硬件使用靈動(dòng)股份設(shè)計(jì)的EVB-L0136開發(fā)板，紅外模塊原理圖如下：

原理圖中PA9連接D1（紅外發(fā)射管）、PA10連接D2（紅外接收頭），紅外發(fā)射電路使用T1（N-MOS管）控制紅外發(fā)射管的導(dǎo)通或截至，在導(dǎo)通的時(shí)候，紅外發(fā)射管會(huì)發(fā)射出紅外光，反之，不會(huì)發(fā)射出紅外光。

要使兩者通信成功，收/發(fā)紅外波長與載波頻率需一致，在這里波長就是940nm，載波頻率就是38KHz。當(dāng)紅外接收頭接收到紅外載波信號時(shí)，其OUT引腳輸出低電平，反之，OUT引腳輸出高電平。

3.1 實(shí)驗(yàn)1：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)FSK調(diào)制

程序中配置PA9作為IRM紅外調(diào)制器的發(fā)送引腳，配置調(diào)制信號通道1選擇TIM3_OC1，調(diào)制信號通道2選擇TIM4_OC1，基帶信號源選擇UART1_TX信號，調(diào)制方式選擇FSK調(diào)制，以實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)碼。主要代碼如下：

3.11 IRM配置

voidIRM_FSK_Config(void)
{
IRM_InitTypeDefIRM_InitStruct;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_IRM,ENABLE);
IRM_FSK_Clock_Init(TIM3,TIM4);
IRM_StructInit(&IRM_InitStruct);
IRM_SetIRMData(0);
IRM_InitStruct.IRM_Polarity=IRM_Polarity_Normal;
IRM_InitStruct.IRM_Modulation=IRM_Modulation_FSK;
IRM_InitStruct.IRM_DataSelectSource=IRM_DataSource_UART1_TX;
IRM_InitStruct.IRM_Channel1ClockSource=IRM_Channel1ClockSource_TIM3OC1;
IRM_InitStruct.IRM_Channel2ClockSource=IRM_Channel2ClockSource_TIM4OC1;

IRM_Init(&IRM_InitStruct);
UART1_NVIC_Init(600);

IRM_StartCmd(ENABLE);
}

3.12 調(diào)制信號配置

配置TIM3輸出PWM，頻率為38KHZ（和載波頻率一致），占空比為1/2

配置TIM4輸出PWM，頻率為3.8KHZ（一個(gè)非載波頻率），占空比為1/2

voidIRM_FSK_Clock_Init(TIM_TypeDef*chan1_tim,TIM_TypeDef*chan2_tim)
{
u32ui_tim_value;

ui_tim_value=(u32)((RCC_GetSysClockFreq())/IRM_FREQUENCE);

TIM_Init(chan1_tim,(ui_tim_value)-1,0);
TIM_Init(chan2_tim,(ui_tim_value)*10-1,0);

}

定義IRM_FREQUENCE為38000

#defineIRM_FREQUENCE38000

3.13 配置UART1 RX中斷

voidUART1_NVIC_Init(u32baudrate)
{
UART_InitTypeDefUART_InitStruct;
NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStruct;

RCC_UART_ClockCmd(UART1,ENABLE);

NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=UART1_IRQn;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPriority=3;
NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);

UART_StructInit(&UART_InitStruct);
UART_InitStruct.BaudRate=baudrate;
UART_InitStruct.WordLength=UART_WordLength_8b;
UART_InitStruct.StopBits=UART_StopBits_1;
UART_InitStruct.Parity=UART_Parity_No;
UART_InitStruct.HWFlowControl=UART_HWFlowControl_None;
UART_InitStruct.Mode=UART_Mode_Rx|UART_Mode_Tx;

UART_Init(UART1,&UART_InitStruct);
UART_ITConfig(UART1,UART_IT_RXIEN,ENABLE);
UART_Cmd(UART1,ENABLE);

UART1RX_GPIO_Init();
}

3.14 IRM收發(fā)測試

voidIRM_Transmit_Test(void)
{

u16i,getcount;
u8irm_string[]={0xFF,0xFF,0x55,0xAA,0xF0,0x0F,0x80,0x01};
u8getbyte;
IRM_Initialize();
while(1){
getcount=0;
for(i=0;i

	

	定義數(shù)組irm_string[]存放需要IRM調(diào)制的數(shù)據(jù)，IRM對數(shù)據(jù)進(jìn)行FSK調(diào)制后，通過IRM_TX引腳發(fā)送，控制MOS管驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管以發(fā)射紅外光，紅外接收頭對紅外光進(jìn)行解碼后，由UART1_RX引腳接收，將收到的數(shù)據(jù)與數(shù)組irm_string[]中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，看收/發(fā)數(shù)據(jù)是否一致，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

	FSK模式下，調(diào)制信號源為頻率為38K、3.8K的兩個(gè)方波：被調(diào)制信號為0時(shí)，則對應(yīng)輸出38KHZ；被調(diào)制信號為1時(shí)，則對應(yīng)輸出3.8KHZ，邏輯分析儀獲取一段數(shù)據(jù)如下：

	

	通道4為IRM_TX發(fā)出的調(diào)制信號。

	通道5是UART1_RX接收到的數(shù)據(jù)，符合紅外接收頭特性。

	觀察串口調(diào)試助手打印數(shù)據(jù)，和irm_string[]中的數(shù)據(jù)一致。

	 ? ?

	3.2 實(shí)驗(yàn)2：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)ASK調(diào)制

	程序中配置PA9作為IRM紅外調(diào)制器的發(fā)送引腳，配置調(diào)制信號通道1為恒1，調(diào)制信號通道2選擇TIM4_OC1，基帶信號源選擇UART1_TX信號，調(diào)制方式選擇ASK調(diào)制，以實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)碼。

	該實(shí)驗(yàn)與前面實(shí)驗(yàn)1相比，只是選擇IRM的另一種調(diào)制模式，代碼只需在實(shí)驗(yàn)1的基礎(chǔ)上改動(dòng)即可，主要代碼如下：

	3.21 IRM配置

	
voidIRM_ASK_Config(void)
{
IRM_InitTypeDefIRM_InitStruct;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_IRM,ENABLE);
IRM_ASK_Clock_Init(TIM4);
IRM_StructInit(&IRM_InitStruct);
IRM_SetIRMData(0);
IRM_InitStruct.IRM_Polarity=IRM_Polarity_Normal;
IRM_InitStruct.IRM_Modulation=IRM_Modulation_ASK_PSK;
IRM_InitStruct.IRM_DataSelectSource=IRM_DataSource_UART1_TX;
IRM_InitStruct.IRM_Channel1ClockSource=IRM_Channel1ClockSource_KeepHigh;
IRM_InitStruct.IRM_Channel2ClockSource=IRM_Channel2ClockSource_TIM4OC1;

IRM_Init(&IRM_InitStruct);
UART1_NVIC_Init(600);

IRM_StartCmd(ENABLE);
}


	

	3.22 調(diào)制信號配置

	配置TIM4輸出PWM，頻率為38KHZ（和載波頻率一致），占空比為1/2

	
voidIRM_FSK_Clock_Init(TIM_TypeDef*chan1_tim,TIM_TypeDef*chan2_tim)
{
u32ui_tim_value;
ui_tim_value=(u32)((RCC_GetSysClockFreq())/IRM_FREQUENCE);
TIM_Init(chan1_tim,(ui_tim_value)-1,0);
}


	

	定義IRM_FREQUENCE為38000

	
#defineIRM_FREQUENCE38000


	

	其余代碼同實(shí)驗(yàn)1，下載運(yùn)行。

	ASK模式下，被調(diào)制信號為1時(shí)，則對應(yīng)輸出38KHZ；被調(diào)制信號為0時(shí)，則對應(yīng)輸出0，截取邏輯分析儀的一段數(shù)據(jù)分析：

	

	通道4為IRM_TX發(fā)出的調(diào)制信號。

	通道5是UART1_RX接收到的數(shù)據(jù)，符合紅外接收頭特性。

	觀察串口調(diào)試助手打印數(shù)據(jù)，和irm_string[]中的數(shù)據(jù)一致。

	

	實(shí)驗(yàn)簡單演示了使用MM32L0130片上IRM模塊實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)碼，并判斷收發(fā)數(shù)據(jù)的一致性。IRM模塊使用片上的定時(shí)器和串口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的 FSK/ASK 調(diào)制，滿足紅外發(fā)碼的需求。

	



	審核編輯：劉清