【红外遥控器】基于FPGA的红外遥控verilog附代码及解析 |
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【红外遥控器】基于FPGA的红外遥控verilog附代码及解析
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一、软件版本
Quartus II 13.1 (64-bit)、Modelsim SE-64 10.4、正点原子FPGA开发板开拓者V2 二、红外遥控简介红外遥控：红外遥控是一种无线、非接触控制技术。 特点：抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等；由于它不能穿过障碍物去控制被控对象的能力，可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”的情况。 红外光波长为760nm到1mm，人眼可见波长为400nm到760nm。 红外遥控器传输协议的编码目前广泛使用的是： NEC协议和Philips RC-5协议。主流的调制方式有两种：PPM（Pulse Position Modulation，脉冲位置调制）、PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）。 NEC编码协议当按下红外遥控器上的按键时，遥控器会发出一帧红外信号，由引导码、地址码、地址反码、数据码、数码反码和结束位组成，传输时低位在前。
NEC协议采用PPM调制的形式进行编码，数据的每一位（Bit）脉冲长度为560us，由38KHz的载波脉冲（carrier burst）进行调制。逻辑“1”的载波脉冲+载波脉冲间隔时间为2.25ms；逻辑“0”的载波脉冲+载波脉冲间隔时间为1.12ms。
通过理解这张图我们可以知道数据码是什么，主要是看，数据0和数据1是如何表示的。通过上图可知，数据1是560us的信号，加1.69ms的空闲。数据0是560us的信号，加560us的空闲。由于红外接收头的缘故，接收到信号后输出到 FPGA 的波形刚好与发送的波形相反，最终在波形图上说白了就是，表示1时，是由560us的低电平加1.69ms高电平组合，表示0时，是由560us的低电平和560us的高电平表示，如下图。
当红外遥控器上的按键被一直按下时，红外遥控器只会发送一次完整的信息，其后会每隔110ms发送一次重复码（也叫连发码）。
重复码的数据格式比较简单，同样是由9ms载波脉冲开始，紧接着是2.25ms的空闲信号，随后是560us的载波脉冲。
一体化红外接收头，内部集成了红外监测二极管、自动增益控制（AGC）、带通滤波器（Band Pass）、解调器（Demodulator）等电路。
完整的传输过程 引导码：表示数据传输的开始。 数据码：分别为地址码，地址反码，数据码，数据反码。传输红外遥控发送的数据，一帧数据共有32bit，4个字节。先发送低位。 停止码：标志着数据传输的完成。（560ms） 重复码：当一直按下某个按键的时候，并不会再次发送数据，而且通过重复码标志按键一直处于按下的状态。如果一直按下的话，约110ms，发送一次重复码。 重复码
首先状态机处于空闲状态st_idle，remote_in表示红外信号，当我们检测到remote_in为低电平的时候表示可能收到红外信号，此时由空闲状态转移到st_start_low_ms这一状态，在这一状态我们需要判断低电平持续时间是否为9ms，若为9ms则进入下一状态，判断是完整的数据还是重复码，time_done表示计算结束，judge_flag表示是否为数据或重复码，它是通过计时高电平持续时间判断的，如果为4.5ms就是数据，此时我们进入接收数据状态，当检测到上升沿（pos_remote）data_cnt==32即数据收到了32位，此时完成接收转移到初始状态。 五、RTL代码 1.首先定义各个信号输入的由系统时钟、复位、红外信号，输出的repeat_en重复码标志信号，数据有效信号data_en,及红外控制码。 module remote_rcv( input sys_clk , //系统时钟 input sys_rst_n , //系统复位信号，低电平有效 input remote_in , //红外接收信号 output reg repeat_en , //重复码有效信号 output reg data_en , //数据有效信号 output reg [7:0] data //红外控制码 ); 2.定义状态机一般用读热码表示每一个状态 //parameter define parameter st_idle = 5'b0_0001; //空闲状态 parameter st_start_low_9ms = 5'b0_0010; //监测同步码低电平 parameter st_start_judge = 5'b0_0100; //判断重复码和同步码高电平(空闲信号) parameter st_rec_data = 5'b0_1000; //接收数据 parameter st_repeat_code = 5'b1_0000; //重复码 3.其它定义 //reg define reg [4:0] cur_state ; reg [4:0] next_state ; reg [11:0] div_cnt ; //分频计数器 reg div_clk ; //分频时钟 reg remote_in_d0 ; //对输入的红外信号延时打拍 reg remote_in_d1 ; reg [7:0] time_cnt ; //对红外的各个状态进行计数 reg time_cnt_clr ; //计数器清零信号 reg time_done ; //计时完成信号 reg error_en ; //错误信号 reg judge_flag ; //检测出的标志信号 0:同步码高电平(空闲信号) 1:重复码 reg [15:0] data_temp ; //暂存收到的控制码和控制反码 reg [5:0] data_cnt ; //对接收的数据进行计数 //wire define wire pos_remote_in ; //输入红外信号的上升沿 wire neg_remote_in ; //输入红外信号的下降沿 4.通过打两拍抓取红外信号上升和下降沿 assign pos_remote_in = (~remote_in_d1) & remote_in_d0; assign neg_remote_in = remote_in_d1 & (~remote_in_d0); //对输入的remote_in信号延时打拍 always @(posedge div_clk or negedge sys_rst_n) begin if(!sys_rst_n) begin remote_in_d0 |
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