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原理图
IR红外编程原理
IR NEC 协议
协议特征
-
使用双向编码（又称曼彻斯特编码）；
-
使用38K载波对编码后的波形进行调制；
-
位时间 1.12ms 或 2.25ms
调制
我们定义脉冲560µS为脉冲基本宽度T；根据脉冲时间长短来解码。推荐载波占空比为1/3至1/4：（1） Logic “1” 位宽为2.25ms，脉冲时间560us（T + 3T）；
（2） Logic “0” 位宽为1.12ms，脉冲时间560us（T + T）。
（3 ) 重复码： 位宽为11.25ms，脉冲时间9ms（16T + 4T）。
协议格式
| 1 | 8 | 8 | 8 | 8 |
|---|---|---|---|---|
| 起始位 | Address | Address(反码) | Command | Command(反码) |
| 16T+8T | b0...b7 | b0...b7 | b0...b7 | b0...b7 |
-
起始位（Start Bit）： 16T + 8T。
-
地址位（Address）： 8bit，最低有效位（LSB）先发送。
-
反相地址位（!Address）： 8bit，最低有效位（LSB）先发送。其值与地址位（Address）相反，用于验证接收的信息的准确性。
-
命令位（Command）： 8bit，最低有效位（LSB）先发送。
-
反相命令位（!Command）： 8bit，最低有效位（LSB）先发送。其值与命令位（Command）相反，用于验证接收的信息的准确性。
数据协议
NEC协议格式如下图所示：
以上是一个正常的序列，也可能存在一种情况：一直按着1个键，此时发送的是以110ms为周期的重复码，即发送一次命令码之后，不会再次发送命令码，而是每隔110ms时间，发送一段重复码。如下图:在这里插入图片描述需要注意的是：红外一体接收头为了提高接受灵敏度，输入高电平，其输出的是相反的低电平。
编写驱动程序
红外驱动采用字符设备驱动模型，通过杂项设备注册。
入口函数
static int __init test_init(void)
{
int ret;
ret = misc_register(&gec3399_irda_misc); //注册字符设备
if(ret < 0)
{
printk("misc register error\n");
goto err0;
}
init_waitqueue_head(&irda_wait); //等待队列初始化
//中断申请,下降沿有效，中断处理函数irq_func。
ret = request_irq(gpio_to_irq(IR_IO), irq_func, IRQF_TRIGGER_FALLING, "myir", NULL);
if (ret < 0)
goto err1;
printk("IR driver is OK \r\n");
return 0;
err1:
misc_deregister(&gec3399_irda_misc);
err0:
return ret;
}杂项设备
static struct miscdevice gec3399_irda_misc = {
.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
.fops = &gec3399_irda_fops,
.name = "irda_drv",
}; //混杂设备结构体定义和初始化文件操作集
static const struct file_operations gec3399_irda_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read =gec3399_irda_read,
.poll = gec3399_irda_poll,
}; //文件操作集合读取函数
通过这个read接口函数把读取到的数据上报给用户层
ssize_t gec3399_irda_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t len, loff_t *off)
{
int ret;
wait_event_interruptible(irda_wait, irda_pressed); //等待按键按下
ret = copy_to_user(buf,irda_data,4); //拷贝到用户空间
if(ret != 0)
{
printk("No infrared is received\n");
len = -EFAULT;
}
irda_pressed = 0;
memset(irda_data,0,4);
return len;
}
POLL机制
static unsigned int gec3399_irda_poll( struct file *file,struct poll_table_struct *wait)
{
unsigned int mask = 0;
poll_wait(file, &irda_wait, wait);
if (irda_pressed){
mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
return mask;
}
return 0;
}中断处理函数
irqreturn_t irq_func(int irqno, void *arg)
{
long long now = ktime_to_us(ktime_get());
unsigned int offset;
int i, j, tmp;
if (!flag) //数据开始
{
flag = 1;
prev = now;
return IRQ_HANDLED;
}
offset = now - prev;
prev = now;
//第一步：判断引导码
if ((offset > 13000) && (offset < 14000)) //判断是否收到引导码，引导码13.5ms
{
num = 0;
return IRQ_HANDLED;
}
//不是引导码时间，数据位时间
if (num < 32)
times[num++] = offset;
if (num >= 32)
{
for (i = 0; i < 4; i++) //共4个字节
{
tmp = 0;
for (j = 0; j < 8; j++) //每字节8位
{
if (times[i*8+j] > 1800) //如果数据位的信号周期大于1.8ms, 则是二进制数据1
tmp |= 1<<j;
}
irda_data[i] = tmp;
//printk("%02x ", tmp);
}
//printk("%x\n",*(int*)irda_data);
wake_up_interruptible(&irda_wait); //唤醒等待队列
irda_pressed = 1;
flag = 0; //重新开始帧
}
return IRQ_HANDLED;
}完整驱动代码
//头文件来源于linux内核源码
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/ioctl.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/poll.h>
//红外接收头，三个引脚
// 三个引脚向下， 突出的半圆面向自己，从左往右引脚分别是： 数据脚(接IO口), 地线(gnd), 电源线(vcc, 3.3v)
// 红外接收头的数据脚接的是PL11
#define IR_IO (32*0 + 8*0 + 6)
int flag = 0; //表示数据帧的开始
int num = 0; //表示数据帧里的第几位数据
static long long prev = 0; //记录上次的时间
unsigned int times[40]; //记录每位数据的时间
static wait_queue_head_t irda_wait;
static int irda_pressed = 0; //按键响应，初始为不响应
char irda_data[4] = {0};
ssize_t gec3399_irda_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t len, loff_t *off)
{
int ret;
wait_event_interruptible(irda_wait, irda_pressed); //等待按键按下
ret = copy_to_user(buf,irda_data,4); //拷贝到用户空间
if(ret != 0)
{
printk("No infrared is received\n");
len = -EFAULT;
}
irda_pressed = 0;
memset(irda_data,0,4);
return len;
}
irqreturn_t irq_func(int irqno, void *arg)
{
long long now = ktime_to_us(ktime_get());
unsigned int offset;
int i, j, tmp;
if (!flag) //数据开始
{
flag = 1;
prev = now;
return IRQ_HANDLED;
}
offset = now - prev;
prev = now;
if ((offset > 13000) && (offset < 14000)) //判断是否收到引导码，引导码13.5ms
{
num = 0;
return IRQ_HANDLED;
}
//不是引导码时间，数据位时间
if (num < 32)
times[num++] = offset;
if (num >= 32)
{
for (i = 0; i < 4; i++) //共4个字节
{
tmp = 0;
for (j = 0; j < 8; j++) //每字节8位
{
if (times[i*8+j] > 1800) //如果数据位的信号周期大于2ms, 则是二进制数据1
tmp |= 1<<j;
}
irda_data[i] = tmp;
//printk("%02x ", tmp);
}
//printk("%x\n",*(int*)irda_data);
wake_up_interruptible(&irda_wait); //唤醒等待队列
irda_pressed = 1;
flag = 0; //重新开始帧
}
return IRQ_HANDLED;
}
static unsigned int gec3399_irda_poll( struct file *file,struct poll_table_struct *wait)
{
unsigned int mask = 0;
poll_wait(file, &irda_wait, wait);
if (irda_pressed){
mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
return mask;
}
return 0;
}
static const struct file_operations gec3399_irda_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.read =gec3399_irda_read,
.poll = gec3399_irda_poll,
}; //文件操作集合
static struct miscdevice gec3399_irda_misc = {
.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
.fops = &gec3399_irda_fops,
.name = "irda_drv",
}; //混杂设备结构体定义和初始化
static int __init test_init(void)
{
int ret;
ret = misc_register(&gec3399_irda_misc); //注册字符设备
if(ret < 0){
printk("misc register error\n");
goto err0;
}
init_waitqueue_head(&irda_wait); //等待队列初始化
ret = request_irq(gpio_to_irq(IR_IO), irq_func, IRQF_TRIGGER_FALLING, "myir", NULL);
if (ret < 0)
goto err1;
return 0;
err1:
misc_deregister(&gec3399_irda_misc);
err0:
return ret;
}
static void __exit test_exit(void)
{
misc_deregister(&gec3399_irda_misc);
free_irq(gpio_to_irq(IR_IO), NULL);
}
module_init(test_init);
module_exit(test_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");测试代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <poll.h>
int fd_irda;
char irda_data[4] = {0};
int main(void)
{
int ret;
fd_irda = open("/dev/irda_drv", O_RDWR);
if(fd_irda < 0)
{
perror("open irda driver");
return -1;
}
struct pollfd pollfd_irda = {
.fd = fd_irda,
.events = POLLIN|POLLRDNORM,
};
while(1)
{
ret = poll(&pollfd_irda,1,0);
if(ret < 0)
{
perror("poll key driver\n");
}
else if(ret > 0)
{
ret = read(fd_irda,irda_data,4);
if(ret<0)
{
perror("read error\n");
return -1;
}
printf("%x\n",*(int*)irda_data);
}
else{
printf("poll wait time out \n");
}
}
close(fd_irda);
return 0;
}Makefile文件
obj-m += irda_drv.o
KERNELDIR:=/file/RK3399Pro/rk3399pro_git_repo/kernel
PWD:=$(shell pwd)
default:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
test:
aarch64-linux-gnu-gcc irda_test.c -o irda_test
clean:
rm -rf *.o *.order .*.cmd *.ko *.mod.c *.symvers *.tmp_versions测试步骤
编译源码
在ubuntu中输入：
make得到驱动目标文件irda_drv.ko
输入：
make test得到测试目标文件：irda_test
加载驱动
在开发板命令终端输入：
insmod irda_drv.ko执行测试程序
在开发板命令终端输入：
chmod 777 irda_test
./irda_test实验现象
读取到NEC格式的遥控器的编码