IC: RTL8721Dx RTL8720E RTL8726E RTL8713E RTL8730E RTL8721F

支持的芯片

Ameba SoC	RTL8721Dx	RTL8720E	RTL8726E	RTL8713E	RTL8730E	RTL8721F
支持状态	Y	N	N	N	Y	Y

概述

红外辐射（Infrared Radition, IR）模块是一个红外发送和接收控制器。该模块提供了用于红外辐射发送的硬件调制功能，以及用于接收的硬件自动捕获功能，支持半双工通信。

本章将介绍如何使用该红外辐射模块。

工作原理

红外模块支持硬件调制，可用于 TX 端信号发送。

同时，该模块能够检测连续高/低电平信号的周期，并将其记录到 RX FIFO 中，之后由软件对接收到的红外信号序列进行识别和处理。

为简化红外信号模型，将一系列红外信号划分为以下几类符号：

• 载波符号：在一定时间内包含若干载波时钟周期的信号。

• 空间符号：在一定时间内保持连续高电平或低电平的信号。

其中，载波符号是在物理介质中实际传播的调制信号；空间符号则代表调制前或解调后的数字信号。

IR 信号模型

工作模式

IR 模块支持发送与接收两种工作模式，进行完整的红外通信链路建立。

红外模块工作模式如下表所示：

工作模式	核心功能	技术特征	信号链路特征
发送模式	红外信号生成与调制	支持载波参数可编程控制	数字信号 → 载波调制 → 红外发射
接收模式	红外信号捕获与解调	兼容两种接收前端架构	红外信号 → 基带恢复 → 数字解码

发送模式

在发送模式下，软件通过配置参数为红外模块设置一定频率的载波信号。 同时，软件还需向 TX FIFO 写入数据，用于控制空间符号中高/低电平信号的持续时间，从而实现红外信号的正确调制与发射。

TX 工作流程示意图

如何解析 TX FIFO 中的数据

TX FIFO 的数据为 32 位宽，包含以下信息：

字段	描述	参数含义
BIT[31]	是否发送载波	1：发送 0：不发送
BIT[30]	数据发送结束标志	1：最后一笔包 0：正常包
BIT[29:28]	补偿模式	0：不发送载波阶段，用系统时钟计算周期数 3：不发送载波阶段，使用指定的补偿频率计算周期数 1，2：不建议使用
BIT[27:0]	载波/无载波的周期数	按载波频率或补偿频率计数

其中，字段 BIT[27:0] 计算方式：

BIT[27:0] = fcarrier * Tduration

参数含义：

fcarrier:

载波频率（单位：赫兹）

Tduration:

载波或无载波符号的持续时间（单位：秒）

备注

• 补偿机制：仅对 TX 计数 无载波阶段 有效

• 补偿模式：不建议使用 mode1, mode2

下面以 NEC 编码协议，38kHZ 的载波频率，补偿模式为 0 的设定为例，介绍如何组织写入 TX FIFO 的数据。

NEC 编码协议简介

NEC 编码协议格式由 2 个起始符号、64 个数据符号和 1 个停止符号组成。其中，

• 逻辑 1: 由 560us 的高电平信号与 (2250-560)us 的低电平信号构成

• 逻辑 0: 由 560us 的高电平信号与 (1120-560)us 的低电平信号构成

NEC 调制

如何组织发送到 TX FIFO 中的数据

• 如果发送逻辑 1， 应该向 TX FIFO 写入以下两笔数据：

  :width: 100% :widths: auto

  Entry	BIT[31]	BIT[30]	BIT[29:28]	BIT[27:0]
  First	1	0	0	38 * 560 / 1000 = 21
  Second	0	0	0	38 * (1690 - 560) / 1000 = 63

• 如果发送逻辑 0， 应该向 TX FIFO 写入以下两笔数据：

  :width: 100% :widths: auto

  Entry	BIT[31]	BIT[30]	BIT[29:28]	BIT[27:0]
  First	1	0	0	38 * 560 / 1000 = 21
  Second	0	0	0	38 * (1120 - 560) / 1000 = 21

• 如果发送停止符号

  停止符号为向 TX FIFO 中写入的最后一包数据，因此应设置 BIT[30]=1, 表示停止数据传输，当前这一笔仍会发出。

  :width: 100% :widths: auto

  Entry	BIT[31]	BIT[30]	BIT[29:28]	BIT[27:0]
  First	1	1	0	38 * 560 / 1000 = 21

接收模式

IR 接收模块支持 学习模式 和 普通接收模式 两种工作方式，分别对应 红外二极管 和 红外接收模块 作为硬件前端。

• 使用红外二极管时：RX 输入信号中包含载波，IR 内核捕获的是载波符号，需由软件完成解调与解码，提取载波频率和占空比等信息。

• 使用红外接收模块时：载波已由前端滤除，IR 内核捕获的是空间符号，无需软件解调，便于后续解析处理。

RX 工作流程示意图——红外接收模块与红外二极管前端对比

如何解析 RX FIFO 中的数据

RX FIFO 的数据为 32 位宽，包含以下两部分信息：

字段	描述	参数含义
BIT[31]	接收到信号的电平状态	1：高电平 0：低电平
BIT[30:0]	信号在当前电平状态下，持续的采样时钟周期数	与采样频率有关

例如，在采样率为 10MHz（时钟周期为 100ns）的条件下：

数据	RX FIFO 值	含义
Data 1	0X10001000	表示检测到约 409.6 μs 的高电平信号
Data 2	0X00A1644	表示检测到约 66.106 ms 的低电平信号

开始接收的条件

• 手动接收: 允许手动控制接收过程。

• 自动接收:

  • 触发条件配置:

    • 上升沿、下降沿或任何信号变化

  • 功能:

    • 软件设置上述条件以启动自动接收

  • 操作:

    • 在 RX 输入信号检测到配置的触发器时，硬件会自动开始接收过程

• 数据处理:

  • 红外内核捕获的内容:

    • 信号电平: 信号的状态（高电平或低电平）

    • 持续时间: 信号保持在特定电平状态的时钟周期数

  • 存储:

    • 捕获的内容存储在 RX FIFO 中，供软件进一步处理

停止接收的条件

IR RX 模块会根据软件的设定，当输入信号满足触发特定中断事件的条件后，由软件在中断处理函数中关闭 IR，停止接收。

相关设定如下：

a. 停止接收时的输入信号电平状态
b. 上述电平状态的持续时间
c. 使能 RX Counter 阈值中断

上述中断事件的上报条件为：

当 RX FIFO 中数据的电平状态与软件设定的停止条件一致，且该状态的持续时间达到预设阈值时，会产生 IR_BIT_RX_CNT_THR_INT_STATUS 中断。

例如，对于如下配置，在 RX 模块检测到输入信号为 低电平状态 ，并且其 持续时间不小于约 66.1ms 时会产生该中断事件。

      /* 10MHz 的采样率 */
IR_InitStruct.IR_Freq = 10000000;

      /* 条件 1：电平信号状态 */
IR_InitStruct.IR_RxCntThrType = IR_RX_COUNT_LOW_LEVEL;

      /* 条件 2：电平信号持续时间的阈值，设置为 66.1ms 左右 */
IR_InitStruct.IR_RxCntThr = 0xa1644;

      /* 条件 3：使能 RX Counter 阈值中断 */
IR_INTConfig(IR_DEV, IR_BIT_RX_CNT_THR_INT_EN, ENABLE);

模式设定示例

IR 发送模式

 /* step1: 配置作为 TX 信号输出的 Pin 脚, 如选用 PB4 */
 Pinmux_Config(_PB_4, PINMUX_FUNCTION_IR_TX);

 /* step2: 禁用 IR 模块 */
 IR_Cmd(IR_DEV, IR_MODE_TX, DISABLE);

 /* step3: 初始化结构体，用于设定模块工作参数 */
 IR_StructInit(&IR_InitStruct);
 IR_InitStruct.IR_Clock = IR_CLOCK_HZ;
 IR_InitStruct.IR_Mode = IR_MODE_TX;
 IR_InitStruct.IR_Freq = 38000;

 /* step4: 将 step3 的结构体信息写入 IR 模块寄存器 */
 IR_Init(IR_DEV, &IR_InitStruct);

 /* step5: 将待发送数据写入 FIFO */
 IR_SendBuf(IR_DEV, pBuf, txlen, FALSE);

 /*step6: 启用 IR 功能，开始传输数据*/
 IR_Cmd(IR_DEV, IR_MODE_TX, ENABLE);

 /* step7: 根据需要来决定是否向 TX FIFO 写入更多数据 */
 while (txlen_remaining == 0) {
     /* 处理待发送数据 */
     {
           /*
              do something
           */
     }
     IR_SendBuf(IR_DEV, pBuf, txlen, IsLastPacket);
 }

 /* step8: 发送完成，禁用 IR */
 IR_Cmd(IR_DEV, IR_MODE_TX, DISABLE);

备注

• 确认 TX FIFO 中数据已发送完毕的条件：如果想判断 TX FIFO 中的数据是否全部发出，应轮询寄存器 IR_TX_SR 的状态位 IR_BIT_TX_FIFO_EMPTY 是否有被置位，该值为 1 表明发送完毕。

• 在使能 IR TX 之前，建议先向 TX FIFO 写入一些数据包，如 step 5~6 所示。同时，软件应及时向 TX FIFO 写入数据，避免 TX FIFO 中出现断流的情况。

IR 接收模式

/* step1: 配置作为 RX 信号输入的 Pin 脚, 如选用 PB4 */
Pinmux_Config(_PB_4, PINMUX_FUNCTION_IR_RX);

/* step2: 禁用 IR 模块 */
IR_Cmd(IR_DEV, IR_MODE_RX, DISABLE);

/* step3: 初始化结构体，用于设定模块工作参数 */
IR_StructInit(&IR_InitStruct);
IR_InitStruct.IR_Clock = IR_CLOCK_HZ;
IR_InitStruct.IR_Mode = IR_MODE_RX;
IR_InitStruct.IR_Freq = 10000000; //sample frequency :Hz
IR_InitStruct.IR_RxCntThrType = IR_RX_COUNT_LOW_LEVEL;
IR_InitStruct.IR_RxCntThr = 0xa1644;//66ms

/* step4: 将 step3 的结构体信息写入 IR 模块寄存器 */
IR_Init(IR_DEV, &IR_InitStruct);

/* step5: 注册中断处理函数，并使能 NVIC 中断 */
InterruptRegister((IRQ_FUN)IR_irq_handler, IR_IRQ, (u32)NULL, IR_IRQ_PRIORITY_TEST);
InterruptEn(IR_IRQ, IR_IRQ_PRIORITY_TEST);

/* step6: 使能模块中断 */
IR_INTConfig(IR_DEV, IR_RX_INT_ALL_EN, ENABLE);

/* step7: 启用 IR 功能，开始接收数据*/
IR_Cmd(IR_DEV, IR_MODE_RX, ENABLE);

/* step8: 响应中断事件 */
void IR_irq_handler(void)
{
    /* 获取中断状态 */
    IntStatus = IR_GetINTStatus(IR_DEV);

    /* 清除中断状态 */
    IR_ClearINTPendingBit(IR_DEV, IntStatus);

    /* RX FIFO 中收到数据的数目达到预设的阈值，则将数据从 FIFO 读至内存中，以便后续处理 */
    if (IntStatus & IR_BIT_RX_FIFO_LEVEL_INT_STATUS) {
        IR_RX_recv();
    }

    /* 识别到接收结束标志，关闭 IR */
    if (IntStatus & IR_BIT_RX_CNT_THR_INT_STATUS) {
        IR_Cmd(IR_DEV, IR_MODE_RX, DISABLE);
    }
}