灵动微课堂 | 使用MM32L0130 IRM实现红外发码

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灵动微课堂 | 使用MM32L0130 IRM实现红外发码

红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易于实现等显著优点，被诸多电子设备包括消费电子、家用电器、安防器材等广泛采用，如智能手环、机顶盒、3D眼镜、智能扫地机、空调、电扇、通道闸、红外栅栏等，近年来也越来越多的应用到计算机和手机系统中。

灵动股份推出的MM32L0130系列MCU具有片上IRM红外调制器，该模块使用片上的定时器和串口，实现数据的 FSK/ASK 调制，以满足红外发码的需求。

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IRM介绍

1.1 IRM功能框图

1.2 IRM主要特征

支持 APB 接口

两个调制信号源，分别为通道 1 和通道 2

通道 1 和通道 2 调制信号源均可选，来源包含

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

基带信号源可选，来源包含

1）IRM 数据寄存器

2）UART1_TX

3）UART2_TX

4）LPUART_TX

可实现数据的 ASK、FSK 调制，调制方式可选

输出信号极性可选

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功能概述

2.1 波形产生单元

调制信号选择功能：两个通道， channel_1 和 channel_2，通过寄存器配置可选择通道输入为恒 0、恒1、 TIM3 的 OC1 通道、 TIM4 的 OC1 通道、 TIM16 的 OC1 通道、 TIM17 的 OC1 通道。

基带信号选择功能：被发送的红外信号对应源数据，可以通过寄存器配置选择源为 IRM_DR、 UART1_TX、UART2_TX、 LPUART1_TX。

调试方式：可选 FSK 或 ASK。

极性可选，输出可为正常或反相波形。

2.2 调制功能说明

2.21 FSK 调制

用不同的频率来表示不同的符号。本模块为二进制频移键控（2FSK）。信号可以看成是频载为 f1 和 f2的两个振幅键控信号的合成。该功能模式下，调制信号源为频率为 f1、 f2 的两个方波：被调制信号为 0，则对应输出 f1；被调制信号为 1 则对应输出 f2。
波形如下：

FSK 调制波形

2.22 ASK 调制

用不同的幅度来表示不同的符号。本模块为 OOK（On-Off Keying）调制，是 ASK 调制的一个特例，把一个幅度取为 0，另一个幅度为非 0，就是 OOK。又名 2ASK（二进制振幅键控）。该功能模式下，通道 1 信号源应为恒 0，通道 2 信号源应该频率为 f2 的方波：被调制信号为 0，则对应输出 0；被调制信号为 1 则对应输出 f2。
波形如下：

ASK 调制波形

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实验

本次实验使用MM32L0130片上IRM驱动红外发射管实现红外发码。硬件使用灵动股份设计的EVB-L0136开发板，红外模块原理图如下：

原理图中PA9连接D1（红外发射管）、PA10连接D2（红外接收头），红外发射电路使用T1（N-MOS管）控制红外发射管的导通或截至，在导通的时候，红外发射管会发射出红外光，反之，不会发射出红外光。要使两者通信成功，收/发红外波长与载波频率需一致，在这里波长就是940nm，载波频率就是38KHz。当红外接收头接收到红外载波信号时，其OUT引脚输出低电平，反之，OUT引脚输出高电平。

3.1 实验1：实现数据FSK调制

程序中配置PA9作为IRM红外调制器的发送引脚，配置调制信号通道1选择TIM3_OC1，调制信号通道2选择TIM4_OC1，基带信号源选择UART1_TX信号，调制方式选择FSK调制，以实现红外发码。主要代码如下：

3.11 IRM配置

void IRM_FSK_Config(void)
{
    IRM_InitTypeDef IRM_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 调制信号配置

配置TIM3输出PWM，频率为38KHZ（和载波频率一致），占空比为1/2

配置TIM4输出PWM，频率为3.8KHZ（一个非载波频率），占空比为1/2void IRM_FSK_Clock_Init(TIM_TypeDef* chan1_tim, TIM_TypeDef* chan2_tim)
{
    u32 ui_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);

}

定义IRM_FREQUENCE为38000#define IRM_FREQUENCE                   38000

3.13 配置UART1 RX中断

void UART1_NVIC_Init(u32 baudrate)
{
    UART_InitTypeDef UART_InitStruct;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_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收发测试

void IRM_Transmit_Test(void)
{

    u16 i, getcount;
    u8 irm_string[] = {0xFF, 0xFF, 0x55, 0xAA, 0xF0, 0x0F, 0x80, 0x01};
    u8 getbyte;
    IRM_Initialize();
    while(1) {
        getcount = 0;
        for(i = 0; i < sizeof(irm_string); i++) {
            Output_Byte(UART1, irm_string);
            if(SUCCESS == UART1_CheckRxdByte(&getbyte, 10000)) {
                if(getbyte == irm_string) {
                    getcount++;
                }
            }
            delay_x_cycle(1000);
        }
        if(getcount == sizeof(irm_string)) {
            __NOP();
        }
        else {
            __NOP();
        }
    }
}

定义数组irm_string[]存放需要IRM调制的数据，IRM对数据进行FSK调制后，通过IRM_TX引脚发送，控制MOS管驱动红外发射管以发射红外光，红外接收头对红外光进行解码后，由UART1_RX引脚接收，将收到的数据与数组irm_string[]中的数据进行比对，看收/发数据是否一致，并进行统计。

FSK模式下，调制信号源为频率为38K、3.8K的两个方波：被调制信号为0时，则对应输出38KHZ；被调制信号为1时，则对应输出3.8KHZ，逻辑分析仪获取一段数据如下：

通道4为IRM_TX发出的调制信号。

通道5是UART1_RX接收到的数据，符合红外接收头特性。

观察串口调试助手打印数据，和irm_string[]中的数据一致。

3.2 实验2：实现数据ASK调制

程序中配置PA9作为IRM红外调制器的发送引脚，配置调制信号通道1为恒1，调制信号通道2选择TIM4_OC1，基带信号源选择UART1_TX信号，调制方式选择ASK调制，以实现红外发码。

该实验与前面实验1相比，只是选择IRM的另一种调制模式，代码只需在实验1的基础上改动即可，主要代码如下：

3.21 IRM配置

void IRM_ASK_Config(void)
{
    IRM_InitTypeDef IRM_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 调制信号配置

配置TIM4输出PWM，频率为38KHZ（和载波频率一致），占空比为1/2void IRM_FSK_Clock_Init(TIM_TypeDef* chan1_tim, TIM_TypeDef* chan2_tim)
{
    u32 ui_tim_value;
    ui_tim_value = (u32)((RCC_GetSysClockFreq()) / IRM_FREQUENCE);
    TIM_Init(chan1_tim, (ui_tim_value) - 1, 0);
}

定义IRM_FREQUENCE为38000#define IRM_FREQUENCE                   38000

其余代码同实验1，下载运行。

ASK模式下，被调制信号为1时，则对应输出38KHZ；被调制信号为0时，则对应输出0，截取逻辑分析仪的一段数据分析：

通道4为IRM_TX发出的调制信号。

通道5是UART1_RX接收到的数据，符合红外接收头特性。

观察串口调试助手打印数据，和irm_string[]中的数据一致。

实验简单演示了使用MM32L0130片上IRM模块实现红外发码，并判断收发数据的一致性。IRM模块使用片上的定时器和串口，实现数据的 FSK/ASK 调制，满足红外发码的需求。