基于Android Hrtimer改善紅外信號學習準確性方法

張惠興，鐘文濤，張耿旭

（TCL集團股份有限公司，廣東 惠州 516006）

1 紅外信號

紅外信號是由“有載波”和“無載波”兩種數(shù)據(jù)按一定編碼方式形成的信號，如圖1所示。進行紅外信號學習時，一方面要精確獲取所需要學習的紅外信號的載波頻率，另一方面也要精確獲取所學信號的各個“有載波”及“無載波”區(qū)的時長。在使用臺灣Mstar公司的MS6A801芯片平臺（軟件系統(tǒng)為Andrion4.0）開發(fā)一款產(chǎn)品時，需要通過紅外信號控制外圍設備，因此需要學習外圍設備遙控器的紅外信號。外圍設備紅外信號的載波頻率有38 kHz，56 kHz或其他頻率。為了精確獲取所學紅外信號的頻率，需要使用5 μs以下的定時中斷。當使用Android系統(tǒng)的μs級定時器進行紅外信號學習時，發(fā)現(xiàn)無法獲得精確的定時中斷，中斷時刻有時提前有時延后，造成學習結(jié)果不準確，同一信號有時需要學習多次才成功，另一方面，學習過程中如果有干擾也會造成學習結(jié)果不準確。

2 基于Android Hrtimer改善紅外學習準確性的方法

2.1 通過Android Hrtimer獲取高精度時間差

Android的定時器有高精度定時器（Hrtimer）和低精度定時器（Jiffies），Hrtimer也可設置為高精度模式和低精度模式，在MS6A801平臺，高精度模式可以達到ns級的分辨率。當要獲取高精度的時間差時，將Hrtimer設置成高精度模式，通過hrtimer.base-＞get_time()在起始和結(jié)束時刻各獲取一次系統(tǒng)時間，相減則得到兩個時刻的高精度時間差[1-2]。

圖1 紅外信號的波形（截圖）

2.2 載波采集及載波頻率計算

通過20個（可視情況整）有效的載波時長的平均值計算載波頻率，采集時不要求采集連續(xù)的20個周期的載波，可以跨“有載波”區(qū)域，方法如下：

1）設定一個20單元的無符號整數(shù)數(shù)組，用于存儲認可的20個載波的周期時長。

2）當紅外輸入引腳有上升沿中斷（非首次），計算與上一次上升沿中斷時刻的時間差，也就是一個周期時長。

3）判斷這個周期時長是否可信：將這個時長與數(shù)組中上一次采集的數(shù)據(jù)的時長進行比較，如果誤差較大（例如大于1%，可設置）且數(shù)組中的歷史數(shù)據(jù)小于6，將數(shù)組的歷史數(shù)據(jù)清零，以這個數(shù)據(jù)為起點重新存儲；如果誤差較大（例如大于1%，可設置）且數(shù)組中的歷史數(shù)據(jù)大于6，則將新的周期時長拋棄。

4）如果本次“有載波”的時段里面沒有完成20次載波周期時長的采集，那么在下一個“有載波”時段繼續(xù)，直到數(shù)組存滿。

5）將已存滿的數(shù)組中的數(shù)據(jù)取平均值，計算出平均時長，從而計算出信號的載波頻率。

實現(xiàn)載波采集的上升沿中斷子函數(shù)的流程如圖2所示。

圖2 上升沿中斷子函數(shù)的流程圖

2.3 “有載波”和“無載波”時長采集

1）檢測紅外學習信號輸入引腳的上升沿電平，通過Hrtimer精確獲得當前時間（hrtimer.base-＞ get_time()），當“有載波”時段開始時，記錄當前系統(tǒng)時間，記t1。

2）記錄最后一次上升沿中斷的時刻，記為t2。

3）當連續(xù)較長的時間（這個時間可設置）沒有檢測到載波，則記T有載波=t2-t1為“有載波”的時長并存儲，而“無載波”的時段起始則為t3=t2；

4）當重新檢測到載波的時候，存入t2，記“無載波”時長T無載波=t2-t3并存儲，t2作為下一個“有載波”的起始存入t1，重復1）～4），直到一幀信號采集結(jié)束。

實現(xiàn)“有載波”和“無載波”時長采集的定時中斷的子函數(shù)流程如圖3所示（注：為了區(qū)分有跳變位的紅外信號，采用對一個紅外信號采集兩次的方法）。

圖3 定時中斷的子函數(shù)流程圖

3 測試及測試結(jié)果分析

3.1 近距離重復學習驗證

在測試室將進行改善前產(chǎn)品及改善后的產(chǎn)品進行測試對比。待學習的紅外信號選用型號為RC410的遙控器的MUTE鍵的信號，將待學習的遙控器的發(fā)射管與采集信號的接收管正對，距離保持20 cm，各重復學習500次并發(fā)射學習信號控制外圍設備進行驗證，結(jié)果如表1所示。

表1 近距離重復測試結(jié)果

從測度結(jié)果可以看出，本文的改善方法對近距離紅外學習的準確性有很大提高。

3.2 不同距離不同角度學習驗證

如圖4所示，在一平臺上用白色的紙標好角度及距離，將待學習的遙控器置于不同的位置，使其發(fā)射管保持指向采集信號的接收管，每個位置學習驗證2次，只要有1次失敗就算失敗，測試結(jié)果如表2和表3所示，格中打×的表示失敗。

圖4 多距離多角度測試示意圖（截圖）

表2 改善前多距離多角度測試結(jié)果

表3 改善后多距離多角度測試結(jié)果

從測試結(jié)果可以看出，改善后的產(chǎn)品在±30°范圍內(nèi)學習準確性有提高，在大角度范圍時50 cm內(nèi)學習準確性有提高。

4 結(jié)語

本文提出的改善方法，一方面對定時精度進行改進，另一方面通過跨區(qū)域?qū)d波進行采集[3]，加上平均濾波[4]，提高容錯性。測試結(jié)果表明，本方法對改善紅外學習的準確性有很大的提高。

[1] 苗忠良，曾旭，宛斌.深入Android應用開發(fā)：核心技術解析與最佳實踐[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[2] 楊豐盛.Android技術內(nèi)幕：系統(tǒng)卷[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3] 康保壽.學習型紅外遙控器的實現(xiàn)[J].信息通信，2011（4）：189-190.

[4] 于飛，華宇寧.波段紅外信號采集和處理系統(tǒng)[J].沈陽理工大學學報，2011（4）：27-30.