[i] Работа с инфракрасным портом (IrDA, SIR) на исследовательской плате К1986ВЕ1QI (К1986ВЕ1FI, К1986ВЕ1GI)
InfraRed Data Association — IrDA, ИК‑порт, инфракрасный порт — группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в качестве среды передачи. Является разновидностью оптической линии связи ближнего радиуса действия.
Технология была особенно популярна в конце 1990-х начале 2000-х годов. В данное время практически вытеснена более современными аналогами, такими как WiFi и Bluetooth.
Основные причины отказа от IrDA были:
-
Усложнение сборки корпусов устройств, в которых монтировалось ИК-прозрачное окно.
-
Ограниченная дальность действия и требования прямой видимости пары приёмник-передатчик.
-
Относительно низкая скорость передачи данных первых реализаций стандарта. В последующих ревизиях стандарта этот недостаток исправили: скоростные возможности немного превышают, например, возможности самой распространённой на сегодняшний момент версии протокола Bluetooth (спецификация 4.0). Однако широкого распространения скоростные варианты IrDA получить уже не успели.
IrDA спецификации включают в себя:
-
Спецификацию физического уровня IrPHY (с разновидностями SIR, MIR, FIR, VFIR, UFIR)
-
Протокольные спецификации IrLAP, IrLMP, IrCOMM, Tiny TP, IrOBEX, IrLAN, IrSimple и IrFM (находится в разработке).
IrDA устройства способны передавать информацию с различной скоростью:
-
SIR (HPSIR) - Serial InfraRed - до скорости 115200 бит/с
-
MIR - Medium InfraRed - до скорости 1.152 Мбит/с
-
FIR - Fast InfraRed - до скорости 4 Мбит/с
-
VFIR - Very Fast InfraRed - до скорости 16 Мбит/с
-
UFIR - Ultra Fast InfraRed - до скорости 96 Мбит/с
-
Giga-IR - до скорости 1 Гбит/с
Микроконтроллер К1986ВЕ1QI имеет в составе контроллера UART кодек (ENDEC – Encoder/Decoder) последовательного интерфейса инфракрасной (ИК) передачи данных в соответствии с протоколом SIR (SIR – Serial InfraRed) ассоциации Infrared Data Association (IrDA).
Связь между UART и IrDA следующая:
Serial InfraRed (SIR) использует те же скорости передачи данных, что и RS232 (COM-порт), а именно, 9.6 кбит/с, 19.2 кбит/с, 38.4 кбит/с, 57.6 кбит/с, 115.2 кбит/с. Совпадение поддерживаемых скоростей не случайно, и позволяет довольно легко реализовать COM IrDA адаптеры.
На реальных изделиях ИК-порт выглядит, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1 - Пример ИК-порта на смартфоне и исследовательской плате микроконтроллера К1986ВЕ1QI
Смартфон изображен не случайно. Раньше с помощью ИК-порта передавались данные между телефонами, а сегодня ИК-порт не потерял актуальность и используется для управления современной техникой (телевизоры, кондиционеры, проекторы и др.).
Для того, чтобы в полной мере показать работоспособность ИК-порта в микроконтроллере К1986ВЕ1QI, было принято решение взять две исследовательских платы с установленным модулем IrDA. Обмен организован следующим образом: одна плата управляет другой при помощи кнопок. По кнопке Select первой отладочной платы зажигаются светодиоды на второй плате, а по кнопке Back на второй плате светодиоды гаснут. Если будут нажаты другие кнопки на первой отладочной плате, на второй светодиоды начнут моргать, что фактически указывает в рамках проекта на ошибку.
В самом начале необходимо выставить нужны перемычки на отладочной плате для работы с IrDA. Это можно сделать согласно паспорту на плату. Необходимые настройки на примере отладочной платы шестой ревизии:
-
выставить две перемычки на разъеме XP8 в верхнее и среднее положение (SIR);
-
выставить две перемычки на разъеме XP6 в верхнее и среднее положение (UART1);
-
убедиться, что перемычка возле ИК-порта не стоит (SHDN SIR).
Проект, рассматриваемый в статье, доступен в конце, в приложенных файлах.
Опустим настройки тактирования, конфигурацию портов для светодиодов, кнопок и UART - подчеркнем самое важное:
-
В функции void ClkConfig() частоте ядра присваивается значение 8 MHz от HSE. Эта же частота идёт на тактирование блока UART.
-
В функции void UARTConfig() скорость UART устанавливается в 115200 bit/s, исходя из делителей и поступающей частоты в 8 MHz на блок UART. Здесь же становится активен SIR, что настраивается одним из битов в поле CR регистра управления UART.
-
Не забываем разрешить прерывания блока UART. В программе это делается в основном теле main() после конфигурации UART командой NVIC_EnableIRQ(UART1_IRQn);. Также обратите внимание, что прерывания в блоке UART будут возникать при приёме данных.
Рассмотрим код программы, который обеспечивает работоспособность, представленную на видеоролике. Для начала разберем вечный цикл while(1) из основного тела main():
#define codeON 0xAA
#define codeOFF 0xBB
#define codeERROR 0xEE
...
while(1)
{
if (PORT_ReadInputDataBit(MDR_PORTE, PORT_Pin_9) == 0) // Если нажата кнопка Select
{
PORT_SetBits(MDR_PORTD, LED_ALL);
Delay(500000);
PORT_ResetBits(MDR_PORTD, LED_ALL);
MDR_UART1->DR=codeON; // Code on diods. Отправка кода 0xAA по ИК-порту
}
else
{
if (PORT_ReadInputDataBit(MDR_PORTE, PORT_Pin_11) == 0) // Если нажата кнопка Back
{
PORT_SetBits(MDR_PORTD, LED_ALL);
Delay(500000);
PORT_ResetBits(MDR_PORTD, LED_ALL);
MDR_UART1->DR=codeOFF; // Code off diods. Отправка кода 0xBB по ИК-порту
}
else
{
if ((PORT_ReadInputDataBit(MDR_PORTE, PORT_Pin_5) == 0) // Если нажата кнопка Right или
|| (PORT_ReadInputDataBit(MDR_PORTE, PORT_Pin_8) == 0) // если нажата кнопка Up или
|| (PORT_ReadInputDataBit(MDR_PORTE, PORT_Pin_10) == 0) // если нажата кнопка Left
|| (PORT_ReadInputDataBit(MDR_PORTE, PORT_Pin_15) == 0)) // если нажата кнопка Down
{
PORT_SetBits(MDR_PORTD, LED_ALL);
Delay(500000);
PORT_ResetBits(MDR_PORTD, LED_ALL);
MDR_UART1->DR=codeERROR; // Code off diods. Отправка кода 0xFF по ИК-порту
}
}
}
}
По коду выше видно, что при нажатии любой кнопки будет отправлена какая-то информация по ИК-порту. Прерывания же возникают при приёме данных, соответственно, если направить ИК-порт одной платы на ИК-порт другой и нажать на кнопку, то плата, принимающая сигнал, будет отправлена в обработчик прерываний UART, который описан следующим образом:
void UART1_Handler()
{
MDR_UART1->ICR = 0x10; // сбросили прерывание
uint32_t i;
// конструкция switch - case основного управления //
switch (MDR_UART1->DR)
{
case codeON: // если пришел код 0xAA
PORT_SetBits(MDR_PORTD, LED_ALL); // LEDs ON
Delay(50000);
break;
case codeOFF: // если пришел код 0xBB
PORT_ResetBits(MDR_PORTD, LED_ALL); // LEDs OFF
Delay(50000);
break;
default: // если пришел любой другой код, который не зажигает и не гасит светодиоды
for (i=0;i<8; i++)
{
PORT_SetBits(MDR_PORTD, LED_ALL); // Моргание LEDs
Delay(50000);
PORT_ResetBits(MDR_PORTD, LED_ALL);
Delay(50000);
}
break;
}
}
При попытке отправить на ИК-порт отладочной платы случайную команду с ИК-порта смартфона, микроконтроллер ожидаемо попадает в обработчике в case default, о чем свидетельствуют моргающие светодиоды.
