OpenHarmony——Linux之IR驱动

Linux之IR驱动

背景

在光谱中波长自760nm至400um的电磁波称为红外线，它是一种不可见光。红外遥控成本很低，以前广泛应用在电视，空调等电器的控制上面，现在随着蓝牙遥控器慢慢普及，红外遥控越来越少，但在某些场景，还保留着红外通信

红外属于media子系统里面的rc(remote control)模块，所以相关驱动代码目录为 drivers/media/rc/

相关内核文档：

• Documentation/devicetree/bindings/media/gpio-ir-receiver.txt
• Documentation/devicetree/bindings/media/rc.yaml

下面就从红外的接收、发送和编解码协议简单记录下

接收

红外接收的处理有很多种方式，有些soc有专门的硬件模块，有些使用的是通用的gpio，这里以常见的gpio为例，其他的都大同小异。

用通用的GPIO来接收红外原理比较简单，代码实现主要在:

• drivers/media/rc/gpio-ir-recv.c
• drivers/media/rc/rc-main.c
• drivers/media/rc/rc-ir-raw.c

主要流程

probe函数：
    --> devm_rc_register_device 注册rc设备
    --> devm_request_irq 申请gpio中断(上升沿和下降沿)

中断处理函数 gpio_ir_recv_irq：
    --> gpiod_get_value 获取gpio状态
    --> ir_raw_event_store_edge 保存边沿事件数据

重点的是这里的 devm_rc_register_device() 和 ir_raw_event_store_edge() 函数，下面分开具体来看

devm_rc_register_device()函数

devm_rc_register_device
    -> rc_register_device
        -> ir_raw_event_prepare
            -> timer_setup ir_raw_edge_handle: 设置一个定时器
            -> INIT_KFIFO: 初始化一个fifo，用来保存ir数据
        -> rc_prepare_rx_device: rc_map，keymap相关处理
        -> lirc_register: 注册lirc，后面转发keycodes数据给用户空间
        -> rc_setup_rx_device: 注册input设备
        -> ir_raw_event_register
            -> kthread_run ir_raw_event_thread: 运行一个内核线程，
                -> kfifo_out: 从上面fifo里拿数据
                -> decode: 根据协议解码数据
                -> lirc_raw_event: 通过 lirc 转发到用户空间

注：

• LIRC(Linux Infrared Remote Control), 主要提供与核外的交互接口，核外有一个对应的开源软件包，这里对 lirc 就不展开了
• 关于keymap协议相关处理
• 关于decode解码在后面的部分专门来说明

ir_raw_event_store_edge()函数

ir_raw_event_store_edge: 保存这次的电平pulse及上次边沿到这次边沿的时长duration
    -> ir_raw_event_store_with_timeout: 
        -> ktime_get: 保存这次的时间，为last_event
        -> ir_raw_event_store 
            -> kfifo_put: 保存包含pulse和duration数据(struct ir_raw_event结构)到上面的fifo中
        -> timer 设置timeout 默认15ms

定时器回调函数ir_raw_edge_handle()里面的处理:

ir_raw_edge_handle
    -> 判断时间间隔，ir_raw_event_store 保存超时事件
    -> ir_raw_event_handle 
        -> wake_up_process(dev->raw->thread) 唤醒处理线程

判断时间间隔说明：

如果从上次边沿触发到这次定时器触发的间隔时间interval大于 dev->timeout[这里gpio的方式默认为 IR_DEFAULT_TIMEOUT(125ms)] 就保存一个超时事件 timeout event，否则修改定时器的超时时间为 dev->timeout - ktime_to_us(interval)

发送

发送是接收的逆过程，红外发送主要有通用gpio、pwm等实现方式，主要代码在：

• drivers/media/rc/gpio-ir-tx.c
• drivers/media/rc/pwm-ir-tx.c
• drivers/media/rc/rc-ir-raw.c
• drivers/media/rc/lirc_dev.c

这里主要记录下常用的pwm方式，原理比较简单：

probe 函数： devm_rc_register_device: 注册rc 设备，重要的代码如下：

rcdev->priv = pwm_ir;
rcdev->driver_name = DRIVER_NAME;
rcdev->device_name = DEVICE_NAME;
rcdev->tx_ir = pwm_ir_tx;
rcdev->s_tx_duty_cycle = pwm_ir_set_duty_cycle;
rcdev->s_tx_carrier = pwm_ir_set_carrier;

rc = devm_rc_register_device(&pdev->dev, rcdev);
if (rc < 0)
    dev_err(&pdev->dev, "failed to register rc device\n");

最主要是下面三个函数：

pwm_ir_tx() 发送最重要的函数，负责控制pwm来发送红外，用户空间通过lirc最后会调用到这里

• pwm_ir_set_duty_cycle(): 设置pwm的占空比
• pwm_ir_set_carrier(): 设置pwm载波的频率，默认的是38000，即38K
• pwm_ir_tx()函数说明

代码如下，

static int pwm_ir_tx(struct rc_dev *dev, unsigned int *txbuf,
             unsigned int count)
{
    struct pwm_ir *pwm_ir = dev->priv;
    struct pwm_device *pwm = pwm_ir->pwm;
    int i, duty, period;
    ktime_t edge;
    long delta;

    period = DIV_ROUND_CLOSEST(NSEC_PER_SEC, pwm_ir->carrier);
    duty = DIV_ROUND_CLOSEST(pwm_ir->duty_cycle * period, 100);

    pwm_config(pwm, duty, period);

    edge = ktime_get();

    for (i = 0; i < count; i++) {
        if (i % 2) // space
            pwm_disable(pwm);
        else
            pwm_enable(pwm);

        edge = ktime_add_us(edge, txbuf[i]);
        delta = ktime_us_delta(edge, ktime_get());
        if (delta > 0)
            usleep_range(delta, delta + 10);
    }

    pwm_disable(pwm);

    return count;
}

为啥发送这里没有协议编码相关的呢？

上面已经说了，tx_ir函数即这里的pwm_ir_tx()最后会被lirc调用到来发送，所以相关协议编码主要在lirc代码里，即lirc_transmit()里的ir_raw_encode_scancode()函数，调用流程如下：

用户空间调用lirc的write函数
    -> lirc_transmit()
        -> ir_raw_encode_scancode()
            -> encode(): 协议编码
        -> tx_ir(): 发送函数
            -> pwm_ir_tx(): 这里pwm就对应此函数

编解码协议

这里主要记录下最常见最常用的协议之一—NEC协议

NEC协议介绍

NEC协议是众多红外线协议中的一种，以前广泛用在电视机，投影仪设备里，之前的万能电视遥控器就是走的NEC协议

?NEC协议的特征：??

1.8位地址码和8位命令码长度；

2.单次传输主要分为5部分(不算重复码): 引导码+地址码+地址反码+命令码+命令反码，地址和命令两次传输，提高准确性；

3.停止码主要起隔离作用，一般不进行判断

4.载波频率为38KHz

5.脉冲时间间隔调制

6.位时间为1.125ms和2.25ms，具体见下面说明

NEC码位的定义：一个脉冲对应562.5us的连续载波，一个逻辑1传输需要2.25ms（562.5us脉冲+1687.5us低电平），一个逻辑0的传输需要1.125ms（562.5us脉冲+562.5us低电平）。

?而遥控接收头在收到脉冲时为低电平?，在没有收到脉冲时为高电平，因此， 我们在接收头端收到的信号为：逻辑1应该是562.5us低+1687.5us高，逻辑0应该是562.5us低+562.5us高。

对于接收方：

• 引导码: 9ms的低电平 + 4.5ms的高电平
• 逻辑0: 562.5us低电平 + 562.5us高电平
• 逻辑1: 562.5us低电平 + 1687.5us高电平
• 重复码：9ms的低电平 + 2.25ms的高电平

对于发送方：

如果我们规定1拍是562.5us载波脉冲, 那么：

• 引导码: 16拍的红外发射 + 8拍的空闲
• 逻辑0: 1拍的发射 + 1拍的空闲
• 逻辑1: 1拍的发射 + 3拍的空闲
• 重复码：16拍的红外发射 + 4拍的空闲
• 结束码：1拍的发射

NEC相关代码

内核中nec协议相关的源码实现在: drivers/media/rc/ir-nec-decoder.c

主要提供上面接收和发送时编解码相关的接口和参数，如decode, encode函数，carrier参数等

static struct ir_raw_handler nec_handler = {
    .protocols  = RC_PROTO_BIT_NEC | RC_PROTO_BIT_NECX |
                            RC_PROTO_BIT_NEC32,
    .decode     = ir_nec_decode,
    .encode     = ir_nec_encode,
    .carrier    = 38000,
    .min_timeout    = NEC_TRAILER_SPACE,
};

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一、入门必看

1. 应用开发导读(ArkTS)

2. 应用开发导读(Java)

3.......

二、HarmonyOS 概念

1. 系统定义

2. 技术架构

3. 技术特性

4. 系统安全

5......

三、如何快速入门？《鸿蒙基础入门开发宝典！》

1. 基本概念

2. 构建第一个ArkTS应用

3. 构建第一个JS应用

4. ……

四、开发基础知识

1. 应用基础知识

2. 配置文件

3. 应用数据管理

4. 应用安全管理

5. 应用隐私保护

6. 三方应用调用管控机制

7. 资源分类与访问

8. 学习ArkTS语言

9. ……

五、基于ArkTS 开发

1. Ability开发

2. UI开发

3. 公共事件与通知

4. 窗口管理

5. 媒体

6. 安全

7. 网络与链接

8. 电话服务

9. 数据管理

10. 后台任务(Background Task)管理

11. 设备管理

12. 设备使用信息统计

13. DFX

14. 国际化开发

15. 折叠屏系列

16. ……

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