018——红外遥控模块驱动开发（基于HS0038和I.MX6uLL）

目录

一、 模块介绍

1.1 简介

1.2 协议

二、 驱动代码

三、 应用代码

四、 实验

五、 程序优化

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一、 模块介绍

1.1 简介

        红外遥控被广泛应用于家用电器、工业控制和智能仪器系统中，像我们熟知的有电视机盒子遥控器、空调遥控器。红外遥控器系统分为发送端和接收端，如图下图所示。

        发送端就是红外遥控器，上面有许多按键，当我们按下遥控器按键时，遥控器内部电路会进行编码和调制，再通过红外发射头，将信号以肉眼不可见的红外线发射出去。红外线线虽然肉眼不可见，但可以通过手机摄像头看到，常用该方法检查遥控器是否正常工作。接收端是一个红外接收头，收到红外信号后，内部电路会进行信号放大和解调，再将数据传给板子上的 GPIO，板子收到数据后再解码才能确定是哪个按键被按下。

1.2 协议

        我们按下遥控器按键的时候，遥控器自动发送某个红外信号，接收头接收到红外信号，然后把红外信号转换成电平信号，通过 IRD 这根线，传给 SOC。整个传输，只涉及单向传输，由 HS0038 向主芯片传送。因此，我们只需要编写程序，从 IRD 上获取数据即可，在这之前，我们需要先了解下数据是怎么表示的，也就是传输的红外数据的格式。
        红外协议有： NEC、 SONY、 RC5、 RC6 等，常用的就是 NEC 格式，因此我们主要对 NEC 进行讲解。在分析文章中的波形之前，我们先想象一下怎么在一条数据线上传输信号。开始传输数据之前，一般都会发出一个 start 起始信号，通知对方我开始传输数据了，后面就是每一位每一位的数据。NEC 协议的开始是一段引导码

        这个引导码由一个 9ms 的低脉冲加上一个 4.5ms 的高脉冲组成，它用来通知接收方我要开始传输数据了。

        然后接着的是数据，数据由 4 字节组成：地址、地址(取反)、数据、数据(取反)，取反是用来校验用的。地址是指遥控器的 ID，每一类遥控器的 ID 都不一样，这样就可以防止操控电视的遥控器影响空调。数据就是遥控器上的不同按键值。从前面的图可以知道， NEC 每次要发 32 位（地址、地址取反、数据、数据取反，每个 8 位）的数据。数据的 1 和 0，开始都是 0.56ms 的低脉冲，对于数据 1，后面的高脉冲比较长，对于数据 0，后面的高脉冲比较短。

        第一次按下按键时，它会发出引导码，地址，地址取反，数据，数据取反。
        如果这时还没松开按键，这就是“长按”，怎么表示“长按”？遥控器会发送一个不一样的引导码，这个引导码由 9ms 的低脉冲， 2.25ms 的高脉冲组成，表示现在按的还是上次一样的按键，也叫连发码，它会一直发送，直到松开

二、 驱动代码

#include "asm-generic/errno-base.h"
#include "linux/jiffies.h"
#include <linux/module.h>
#include <linux/poll.h>#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/timer.h>struct gpio_desc{int gpio;int irq;char *name;int key;struct timer_list key_timer;
} ;static struct gpio_desc gpios[] = {{115, 0, "irda", },
};/* 主设备号                                                                 */
static int major = 0;
static struct class *gpio_class;/* 环形缓冲区 */
#define BUF_LEN 128
static unsigned char g_keys[BUF_LEN];
static int r, w;struct fasync_struct *button_fasync;static u64 g_irda_irq_times[68];
static int g_irda_irq_cnt = 0;#define NEXT_POS(x) ((x+1) % BUF_LEN)static int is_key_buf_empty(void)
{return (r == w);
}static int is_key_buf_full(void)
{return (r == NEXT_POS(w));
}static void put_key(unsigned char key)
{if (!is_key_buf_full()){g_keys[w] = key;w = NEXT_POS(w);}
}static unsigned char get_key(void)
{unsigned char key = 0;if (!is_key_buf_empty()){key = g_keys[r];r = NEXT_POS(r);}return key;
}static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(gpio_wait);// static void key_timer_expire(struct timer_list *t)
static void key_timer_expire(unsigned long data)
{/* 超时 */g_irda_irq_cnt = 0;put_key(-1);put_key(-1);wake_up_interruptible(&gpio_wait);kill_fasync(&button_fasync, SIGIO, POLL_IN);
}/* 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体                   */
static ssize_t irda_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{unsigned char kern_buf[2] ;int err;if (size != 2)return -EINVAL;if (is_key_buf_empty() && (file->f_flags & O_NONBLOCK))return -EAGAIN;wait_event_interruptible(gpio_wait, !is_key_buf_empty());kern_buf[0] = get_key();  /* device */kern_buf[1] = get_key();  /* data   */if (kern_buf[0] == (unsigned char)-1  && kern_buf[1] == (unsigned char)-1)return -EIO;err = copy_to_user(buf, kern_buf, 2);return 2;
}static unsigned int irda_poll(struct file *fp, poll_table * wait)
{//printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);poll_wait(fp, &gpio_wait, wait);return is_key_buf_empty() ? 0 : POLLIN | POLLRDNORM;
}static int irda_fasync(int fd, struct file *file, int on)
{if (fasync_helper(fd, file, on, &button_fasync) >= 0)return 0;elsereturn -EIO;
}/* 定义自己的file_operations结构体                                              */
static struct file_operations gpio_key_drv = {.owner	 = THIS_MODULE,.read    = irda_read,.poll    = irda_poll,.fasync  = irda_fasync,
};static void parse_irda_datas(void)
{u64 time;int i;int m, n;unsigned char datas[4];unsigned char data = 0;int bits = 0;int byte = 0;/* 1. 判断前导码 : 9ms的低脉冲, 4.5ms高脉冲  */time = g_irda_irq_times[1] - g_irda_irq_times[0];if (time < 8000000 || time > 10000000){goto err;}time = g_irda_irq_times[2] - g_irda_irq_times[1];if (time < 3500000 || time > 55000000){goto err;}/* 2. 解析数据 */for (i = 0; i < 32; i++){m = 3 + i*2;n = m+1;time = g_irda_irq_times[n] - g_irda_irq_times[m];data <<= 1;bits++;if (time > 1000000){/* 得到了数据1 */data |= 1;}if (bits == 8){datas[byte] = data;byte++;data = 0;bits = 0;}}/* 判断数据正误 */datas[1] = ~datas[1];datas[3] = ~datas[3];if ((datas[0] != datas[1]) || (datas[2] != datas[3])){printk("data verify err: %02x %02x %02x %02x\n", datas[0], datas[1], datas[2], datas[3]);goto err;}put_key(datas[0]);put_key(datas[2]);wake_up_interruptible(&gpio_wait);kill_fasync(&button_fasync, SIGIO, POLL_IN);return;err:g_irda_irq_cnt = 0;put_key(-1);put_key(-1);wake_up_interruptible(&gpio_wait);kill_fasync(&button_fasync, SIGIO, POLL_IN);
}static irqreturn_t gpio_key_isr(int irq, void *dev_id)
{struct gpio_desc *gpio_desc = dev_id;u64 time;/* 1. 记录中断发生的时刻 */	time = ktime_get_ns();g_irda_irq_times[g_irda_irq_cnt] = time;/* 2. 累计中断次数 */g_irda_irq_cnt++;/* 3. 次数达标后, 删除定时器, 解析数据, 放入buffer, 唤醒APP */if (g_irda_irq_cnt == 68){parse_irda_datas();del_timer(&gpio_desc->key_timer);g_irda_irq_cnt = 0;}/* 4. 启动定时器 */mod_timer(&gpio_desc->key_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(100));return IRQ_HANDLED;
}/* 在入口函数 */
static int __init irda_init(void)
{int err;int i;int count = sizeof(gpios)/sizeof(gpios[0]);printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);for (i = 0; i < count; i++){		gpios[i].irq  = gpio_to_irq(gpios[i].gpio);setup_timer(&gpios[i].key_timer, key_timer_expire, (unsigned long)&gpios[i]);//timer_setup(&gpios[i].key_timer, key_timer_expire, 0);err = request_irq(gpios[i].irq, gpio_key_isr, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING, gpios[i].name, &gpios[i]);}/* 注册file_operations 	*/major = register_chrdev(0, "100ask_irda", &gpio_key_drv);  /* /dev/gpio_desc */gpio_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_irda_class");if (IS_ERR(gpio_class)) {printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);unregister_chrdev(major, "100ask_gpio_key");return PTR_ERR(gpio_class);}device_create(gpio_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "irda"); /* /dev/irda */return err;
}/* 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，就会去调用这个出口函数*/
static void __exit irda_exit(void)
{int i;int count = sizeof(gpios)/sizeof(gpios[0]);printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);device_destroy(gpio_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(gpio_class);unregister_chrdev(major, "100ask_irda");for (i = 0; i < count; i++){free_irq(gpios[i].irq, &gpios[i]);del_timer(&gpios[i].key_timer);}
}/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点                                     */module_init(irda_init);
module_exit(irda_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

三、 应用代码

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <poll.h>
#include <signal.h>static int fd;/** ./button_test /dev/irda**/
int main(int argc, char **argv)
{unsigned char buf[2];/* 1. 判断参数 */if (argc != 2) {printf("Usage: %s <dev>\n", argv[0]);return -1;}/* 2. 打开文件 */fd = open(argv[1], O_RDWR);if (fd == -1){printf("can not open file %s\n", argv[1]);return -1;}while (1){if (read(fd, buf, 2) == 2)printf("get irda: deivce 0x%02x, data 0x%02x\n", buf[0], buf[1]);elseprintf("get irda: -1\n");}close(fd);return 0;
}

四、 实验

        因为ip默认是dhcp分配的所以，我ifconfig后dhcp会给我覆盖掉烦死啦，所以配置一下永久生效的好了

auto lo
iface lo inet loopbackauto eth0
iface eth0 inet static
address 192.168.5.110
netmask 255.255.255.0
gareway 192.168.5.1

不是所有的按键都好使不知道为什么

五、 程序优化

#include "asm-generic/errno-base.h"
#include "linux/jiffies.h"
#include <linux/module.h>
#include <linux/poll.h>#include <linux/fs.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/major.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/stat.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/tty.h>
#include <linux/kmod.h>
#include <linux/gfp.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/of_gpio.h>
#include <linux/of_irq.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/irq.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/timer.h>struct gpio_desc{int gpio;int irq;char *name;int key;struct timer_list key_timer;
} ;static struct gpio_desc gpios[] = {{115, 0, "irda", },
};/* 主设备号                                                                 */
static int major = 0;
static struct class *gpio_class;/* 环形缓冲区 */
#define BUF_LEN 128
static unsigned char g_keys[BUF_LEN];
static int r, w;struct fasync_struct *button_fasync;static u64 g_irda_irq_times[68];
static int g_irda_irq_cnt = 0;#define NEXT_POS(x) ((x+1) % BUF_LEN)static int is_key_buf_empty(void)
{return (r == w);
}static int is_key_buf_full(void)
{return (r == NEXT_POS(w));
}static void put_key(unsigned char key)
{if (!is_key_buf_full()){g_keys[w] = key;w = NEXT_POS(w);}
}static unsigned char get_key(void)
{unsigned char key = 0;if (!is_key_buf_empty()){key = g_keys[r];r = NEXT_POS(r);}return key;
}static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(gpio_wait);// static void key_timer_expire(struct timer_list *t)
static void key_timer_expire(unsigned long data)
{/* 超时 */g_irda_irq_cnt = 0;put_key(-1);put_key(-1);wake_up_interruptible(&gpio_wait);kill_fasync(&button_fasync, SIGIO, POLL_IN);
}/* 实现对应的open/read/write等函数，填入file_operations结构体                   */
static ssize_t irda_read (struct file *file, char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{unsigned char kern_buf[2] ;int err;if (size != 2)return -EINVAL;if (is_key_buf_empty() && (file->f_flags & O_NONBLOCK))return -EAGAIN;wait_event_interruptible(gpio_wait, !is_key_buf_empty());kern_buf[0] = get_key();  /* device */kern_buf[1] = get_key();  /* data   */if (kern_buf[0] == (unsigned char)-1  && kern_buf[1] == (unsigned char)-1)return -EIO;err = copy_to_user(buf, kern_buf, 2);return 2;
}static unsigned int irda_poll(struct file *fp, poll_table * wait)
{//printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);poll_wait(fp, &gpio_wait, wait);return is_key_buf_empty() ? 0 : POLLIN | POLLRDNORM;
}static int irda_fasync(int fd, struct file *file, int on)
{if (fasync_helper(fd, file, on, &button_fasync) >= 0)return 0;elsereturn -EIO;
}/* 定义自己的file_operations结构体                                              */
static struct file_operations gpio_key_drv = {.owner	 = THIS_MODULE,.read    = irda_read,.poll    = irda_poll,.fasync  = irda_fasync,
};static void parse_irda_datas(void)
{u64 time;int i;int m, n;unsigned char datas[4];unsigned char data = 0;int bits = 0;int byte = 0;/* 1. 判断前导码 : 9ms的低脉冲, 4.5ms高脉冲  */time = g_irda_irq_times[1] - g_irda_irq_times[0];if (time < 8000000 || time > 10000000){goto err;}time = g_irda_irq_times[2] - g_irda_irq_times[1];if (time < 3500000 || time > 55000000){goto err;}/* 2. 解析数据 */for (i = 0; i < 32; i++){m = 3 + i*2;n = m+1;time = g_irda_irq_times[n] - g_irda_irq_times[m];data <<= 1;bits++;if (time > 1000000){/* 得到了数据1 */data |= 1;}if (bits == 8){datas[byte] = data;byte++;data = 0;bits = 0;}}/* 判断数据正误 */datas[1] = ~datas[1];datas[3] = ~datas[3];if ((datas[0] != datas[1]) || (datas[2] != datas[3])){printk("data verify err: %02x %02x %02x %02x\n", datas[0], datas[1], datas[2], datas[3]);goto err;}put_key(datas[0]);put_key(datas[2]);wake_up_interruptible(&gpio_wait);kill_fasync(&button_fasync, SIGIO, POLL_IN);return;err:g_irda_irq_cnt = 0;put_key(-1);put_key(-1);wake_up_interruptible(&gpio_wait);kill_fasync(&button_fasync, SIGIO, POLL_IN);
}static int get_irda_repeat_datas(void)
{u64 time;/* 1. 判断重复码 : 9ms的低脉冲, 2.25ms高脉冲  */time = g_irda_irq_times[1] - g_irda_irq_times[0];if (time < 8000000 || time > 10000000){return -1;}time = g_irda_irq_times[2] - g_irda_irq_times[1];if (time < 2000000 || time > 2500000){return -1;}	return 0;
}static irqreturn_t gpio_key_isr(int irq, void *dev_id)
{struct gpio_desc *gpio_desc = dev_id;u64 time;/* 1. 记录中断发生的时刻 */	time = ktime_get_ns();g_irda_irq_times[g_irda_irq_cnt] = time;/* 2. 累计中断次数 */g_irda_irq_cnt++;/* 3. 次数达标后, 删除定时器, 解析数据, 放入buffer, 唤醒APP */if (g_irda_irq_cnt == 4){/* 是否重复码 */if (0 == get_irda_repeat_datas()){/* device: 0, val: 0, 表示重复码 */put_key(0);put_key(0);wake_up_interruptible(&gpio_wait);kill_fasync(&button_fasync, SIGIO, POLL_IN);del_timer(&gpio_desc->key_timer);g_irda_irq_cnt = 0;return IRQ_HANDLED;}}if (g_irda_irq_cnt == 68){parse_irda_datas();del_timer(&gpio_desc->key_timer);g_irda_irq_cnt = 0;return IRQ_HANDLED;}/* 4. 启动定时器 */mod_timer(&gpio_desc->key_timer, jiffies + msecs_to_jiffies(100));return IRQ_HANDLED;
}/* 在入口函数 */
static int __init irda_init(void)
{int err;int i;int count = sizeof(gpios)/sizeof(gpios[0]);printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);for (i = 0; i < count; i++){		gpios[i].irq  = gpio_to_irq(gpios[i].gpio);setup_timer(&gpios[i].key_timer, key_timer_expire, (unsigned long)&gpios[i]);//timer_setup(&gpios[i].key_timer, key_timer_expire, 0);err = request_irq(gpios[i].irq, gpio_key_isr, IRQF_TRIGGER_RISING | IRQF_TRIGGER_FALLING, gpios[i].name, &gpios[i]);}/* 注册file_operations 	*/major = register_chrdev(0, "100ask_irda", &gpio_key_drv);  /* /dev/gpio_desc */gpio_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_irda_class");if (IS_ERR(gpio_class)) {printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);unregister_chrdev(major, "100ask_gpio_key");return PTR_ERR(gpio_class);}device_create(gpio_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "irda"); /* /dev/irda */return err;
}/* 有入口函数就应该有出口函数：卸载驱动程序时，就会去调用这个出口函数*/
static void __exit irda_exit(void)
{int i;int count = sizeof(gpios)/sizeof(gpios[0]);printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);device_destroy(gpio_class, MKDEV(major, 0));class_destroy(gpio_class);unregister_chrdev(major, "100ask_irda");for (i = 0; i < count; i++){free_irq(gpios[i].irq, &gpios[i]);del_timer(&gpios[i].key_timer);}
}/* 7. 其他完善：提供设备信息，自动创建设备节点                                     */module_init(irda_init);
module_exit(irda_exit);MODULE_LICENSE("GPL");

这次没有那个-1了，按下和弹起时都会有数据被拿到