基于FPGA的紅外遙控器解碼實(shí)現(xiàn)研究

渠海榮

【摘要】 本文主要研究基于FPGA的紅外遙控器解碼實(shí)現(xiàn)研究。主要介紹紅外遙控器的工作協(xié)議，通過(guò)紅外接收頭接收紅外遙控器發(fā)送的紅外波形，用FPGA對(duì)其進(jìn)行解調(diào)和編碼模擬紅外遙控器的工作時(shí)序，并用Modelsim進(jìn)行仿真驗(yàn)證與實(shí)際的信號(hào)進(jìn)行比較判斷。

【關(guān)鍵詞】 紅外遙控器 VS1838B FPGA Modelsim

一、引言

紅外遙控器已被廣泛使用在各種類型的家電產(chǎn)品上，它的出現(xiàn)給使用電器提供了極大便利，因此研究紅外遙控器的實(shí)現(xiàn)原理有其必要性。紅外遙控系統(tǒng)一般由紅外發(fā)射裝置和紅外接收設(shè)備兩大部分組成，如圖1所示。

二、紅外遙控器協(xié)議

目前的紅外遙控器大多數(shù)采用NEC協(xié)議，該協(xié)議采用脈寬調(diào)制的傳行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“O”；以脈寬為0.565ms、

當(dāng)遙控器按下按鍵時(shí)，遙控器將發(fā)出一串二進(jìn)制代碼，稱為一幀數(shù)據(jù)。可將它們分為5部分，分別為引導(dǎo)碼、用戶碼、用戶反碼、數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼，共32bit。

遙控器發(fā)射代碼時(shí)，均是低位在前。高位在后。其中引導(dǎo)碼高電平為9ms，低電平為4.5ms，當(dāng)接收到此碼時(shí)，表示一幀數(shù)據(jù)的開(kāi)始。解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“O”和“l(fā)”均以0.565ms的低電平開(kāi)始，不同的是高電平的寬度不同，“0”為0.56ms，“1”為1.68ms，所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“O”和“l(fā)”。

三、FPGA紅外解碼

本文采用的的是VS1838B通用一體化紅外接收頭，將一體化紅外接收頭VS1838B的輸入引腳接至FPGA的一個(gè)管腳，由于VS1838B的反相作用，在無(wú)紅外信號(hào)時(shí)為高電平，一旦檢測(cè)到有紅外信號(hào)，起始輸入變成低電平。系統(tǒng)便進(jìn)入接收狀態(tài)，檢測(cè)到FPGA引腳點(diǎn)平變化，并計(jì)算每一個(gè)高、低電平的脈沖寬度。通過(guò)脈沖寬度來(lái)識(shí)別引導(dǎo)碼、用戶碼和數(shù)據(jù)碼。

對(duì)紅外信號(hào)的解碼本文主要是通過(guò)狀態(tài)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，狀態(tài)機(jī)主要依據(jù)紅外編碼規(guī)則，實(shí)現(xiàn)紅外編碼的解碼，利用狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式區(qū)分不同區(qū)域的紅外編碼，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的譯碼。通過(guò)分析可以將紅外信號(hào)分為6個(gè)狀態(tài)過(guò)程，分別是idel，red_posedge，check_9ms，red_negedge，check_4ms，red_c.ode.

狀態(tài)圖工作流程：系統(tǒng)上電復(fù)位后進(jìn)入idel狀態(tài)，等待紅外信號(hào)的到來(lái)，一旦到來(lái)進(jìn)入red_posedge狀態(tài)，等待紅外信號(hào)上升沿的到來(lái)，一旦到來(lái)，將進(jìn)入check_9ms狀態(tài)，判斷時(shí)間是否達(dá)到9ms，如果沒(méi)有達(dá)到9ms，將回到idel狀態(tài)，如果是將進(jìn)入red_negedge狀態(tài)，在red_negedge狀態(tài)等待紅外信號(hào)下降沿的到來(lái)，一旦到來(lái)，將進(jìn)入check_4ms狀態(tài)，判斷時(shí)間是否達(dá)到4ms，如果沒(méi)有達(dá)到4ms，將回到idel狀態(tài)，如果是將進(jìn)入red_code狀態(tài)，在red_code狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外信號(hào)的解碼。

四、紅外解碼的仿真實(shí)現(xiàn)

為了保證FPGA紅外解碼的正確性，需要用Modelsim對(duì)代碼進(jìn)行仿真驗(yàn)證，在Modelsim中模擬紅外信號(hào)作為輸入，在FPGA中獲得輸入，進(jìn)行仿真驗(yàn)證，引導(dǎo)碼仿真結(jié)果如圖5所示。

從圖5可以看出在時(shí)鐘的作用下先產(chǎn)生9ms的低電平在產(chǎn)生4ms的高電平。

在產(chǎn)生引導(dǎo)碼之后，還需對(duì)紅外數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，如圖6所示

從圖6可以看出產(chǎn)生用戶碼Ox00、用戶反碼Ox00、數(shù)據(jù)碼Oxll和數(shù)據(jù)反碼Oxll，共一幀數(shù)據(jù)。

仿真整體結(jié)果如圖7所示。從圖7可以看出，紅外信號(hào)的代碼是正確的，符合紅外信號(hào)的數(shù)據(jù)規(guī)則。

五、小結(jié)

基于FPCA的紅外遙控器解碼實(shí)現(xiàn)研究，對(duì)紅外信號(hào)的工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)的F'PCA代碼，并對(duì)FPCA代碼進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)紅外遙控器的解碼。