072-1WIR-сеть. Способ передачи информации по IR-каналу.

Автор: | 16.05.2011

ТитлВ этой статье мы определимся со способом передачи информации по IR-каналу 1WIR-сети. Так как в качестве приемника мы используем TSOP (который создан для того, чтобы принимать сигналы от различных IR-пультов), правильно будет не выдумывать велосипед, а выбрать для нашей сети готовый обкатанный протокол.

Вообще протоколов, фирмы производители радиоэлектронной техники, понавыдумывали огромное количество, но вариантов кодирования в посылке «0» и «1» не так уж и много. Пройдемся по наиболее ходовым протоколам IR-пультов и выберем подходящий для наших целей способ передачи информации. При выборе нас не будет интересовать как организована передача всей посылки, для нас главное определиться как нам передавать битовую информацию.

Для ознакомления с протоколами пультов советую просмотреть ресурс http://www.sbprojects.com/knowledge/ir/index.php — не скажу что это самое полное собрание описаний протоколов (в сети мне попадались ресурсы и побольше), но зато описано все простенько и доходчиво. Рисунки будут взяты именно с этого ресурса.

Изначально хочу отбросить протоколы, в которых информация кодируется изменением длины пачек. Причина – повышенный расход энергии. Пачка должна быть минимально возможной длины, а информация кодировалась длительностью пауз.


Начнем из наиболее популярного в сети протокола —
Philips RC-5
Этот протокол хотя и старый (Филипс давно уже придумал ему замену – RC-6), но довольно часто используется радиолюбителями в своих проектах. Причина тому, наверное, достаточно большое количество описаний, библиотек и готовых устройств с применением этого протокола.
В RC-протоколе используется бифазное кодирование (еще его называют манчестерский код). Идея этого кода заключается в том, что передача нуля и единицы осуществляется разными фазами сигнала.
RC-5 модуляция
Достоинство такого способа передачи информации в том, что заранее известно, сколько времени займет посылка.
Недостаток – не скажу что сложный, но с определенными приемами алгоритм декодирования бифазного сигнала.
Подобное кодирование используют еще в Nokia NRC17, Philips RC-6


Philips RC-MM
Очень интересный протокол! И для наших целей, казалось-бы подходит как нельзя лучше (особенно там, где нужно сэкономить батарейное питание). В отличие от предыдущего протокола здесь кодирование 0 и 1 осуществляется длительностью периода (пачка+пауза). Но изюминка этого алгоритма в том, что одним периодом передается сразу 2 бита данных! Вот так:

RC-MM модуляция

Достоинство очевидно – тратиться меньше энергии на формирование пачек импульсов, так как их в 2 раза меньше.
Недостатки, опять таки, алгоритм реализации и менее надежное декодирование сигнала (нужны более точные замеры времени).


И напоследок — NEC.
Подобное кодирование используют еще в JVC, Sharp, RECS80, RCA
Этот алгоритм сейчас наиболее используем в бытовых пультах. Кодирование бита данных осуществляется, как и в предыдущем протоколе, длительностью периода пачка+пауза. Но в данном протоколе один период отвечает за один импульс.

NEC модуляция

Достоинства:
— простой алгоритм, как формирования, так и декодирования посылки,
— хорошая устойчивость к ошибкам (замеры периодов не так критичны, так как их длительность различаются вдвое;
Недостатки:
— по сравнению с предыдущим методом вдвое большей расход энергии на передачу сообщения;
— в зависимости от передаваемых данных, длинна посылки будет разной.


НАШ ВЫБОР.
Посылка нашей сети будет использовать кодирование аналогичное NEC-протоколу. При котором период сигнала (пачка+пауза) «единицы» будет в два раза больше периода «нуля». Это позволит использовать самые простые алгоритмы кодирования-декодирования и иметь более надежную защиту от различных помех приема-передачи.

тайминг 1wIR протокола


(Visited 679 times, 1 visits today)

072-1WIR-сеть. Способ передачи информации по IR-каналу.: 29 комментариев

  1. anatoliy

    ИМХО если вы решили не придумывать помехоустойчивый метод то RC-MM для вас идеальный вариант. я бы заюзал что-то вроде NRZ 🙂

  2. GetChiper Автор записи

    Anatoliy, общаясь с Вами, я для себя узнаю столько нового! 🙂 Вот тот-же NRZ. Не спорю, NRZ интересная идея, но не вижу в нем ничего такого (в данном случае) что его ка-то выгодно отличало, например, от той-же прямой посылки бит (1-высокий уровень, 0-низкий уровень). В плане понижения частоты основной гармоники? — нам это не интересно — она и так ниже некуда… Зато в плане приема сигнала будет более сложней следить за уходом частоты. И еще, нужно будет посылать какие-то разрежающие биты, для того чтобы прерывать длинные пачки в случае посылок с длинными последовательностями нулей или единиц (хотя на это можно и забить).

    Насчет RC-MM — мне он тоже нравиться и я долго колебался, выбирая между простой NEC-овской передачей и RC-MM. Победила простота — в ущерб пропускной способности.

  3. anatoliy

    Хотя я у ся реализовывал по другому. пакет кодировал по хемингу потом забивал его в массив его при передачи переворачиваем(строки меняем с столбцами). При приёме соответственно переворачиваем ещё раз. Передавал так 1 это пачка из 10 импульсов 0 соответственно отсутствие пачки. Заголовок 5 битный код Бейкера приёмник его распознает и включает сдвиг в входном регистре с частотой байтов. Задвигаем в регистр по столбцу из массива сообщения. Он не торопясь выпихивает в эфир. Приёмник после распознавания последовательности синхронизируется и начинает приём в массив потом его переворачивает производит контроль и исправление ошибок.

  4. GetChiper Автор записи

    Ого. Вы делали для себя? Или заказ такой был. Слишком уж сложно — такие методы должна оправдать цель. Даже боюсь спрашивать для чего такой протокол понадобился 🙂

  5. anatoliy

    Ну я же рассказывал что заказ был. телеметрию гнать в условиях электромагнитных помех. Около 1000В/м. Коаксиальный провод в гофрированной металотрубе толь-ко еле обеспечивал передачу без ошибок. Я решил поступить радикально 🙂 без проводов. Потом ещё систему управлением театральным освещением с этим методом кодирования. Там прожектор повернуть цвет поменять. (кстати с этим проектом меня кинули. Не заплатили. Извини мужик кризис.)Тоже этот метод обмена применял.

    Протокол кстати вполне распространённый в промышленных беспроводных модемах.

  6. anatoliy

    В вашем случае я бы использовал RC-MM и ввел проверку на длинну пачки. Те если пачка длиннее чем нужно. Или пауза короче. То имеет место наложение 2 сигналов.

  7. avr410

    Привет!
    Вот тут http://www.gjlay.de/pub/c-code/rc5.html лежит рабочая, сам проверял, и очень аккуратно написанная библеотека для RC5/AVR.
    Рекомендую.

  8. GetChiper Автор записи

    Да в общем-то не проблема с кодом. Проблема все организовать в виде сети устройств.

  9. anatoliy

    @GetChiper
    Даже я бы сказал запихнуть эти сетевые протоколы в TINY2313

  10. anatoliy

    @GetChiper
    «Достоинство очевидно – тратиться меньше энергии на формирование пачек импульсов, так как их в 2 раза меньше.»
    Подумал над вашим изречением. Получается что минимальная длинна пачки не меряется. А увеличивается лишь пауза между пачками. И получается что на 1бит тратится 1 пачка*
    в не зависимости от значения бита. А время на передачу увеличивается. В случае тупого метода передачи 1 есть пачка 0 нет. мы имеем потребление энергии в зависимости от количества единиц в пачке. Но время передачи сокращается. Значит потребляемая мощность на время то-же падает!
    ИМХО энергетических преимуществ протокол RC-MM не даёт!
    Могу просчитать этот вопрос если мои утверждения не убедительны 🙂

  11. anatoliy

    @anatoliy
    но у нас вроде 50бод скорость 🙂 Смысл моего поста что за время пока мы будем передавать RC-MM. Мы можем 10 раз выпихнуть тоже сообщение. Но энергопотребление на 1 байт в случае случного набора для RC-MM выше. И интегрально потребление выше! При одинаковой скорости передачи выигрывает RC-MM. Если использовать все возможности канала то RAW имеет преимущество!

  12. avr410

    @GetChiper
    Понятно. Тогда вопрос к целям сети. Хотим ли мы иметь 1-2 мастера которые управляют сетью, или есть желание организовать свободный доступ каждого устройства в любой момент времени?
    Вариант 1 тут не сложно, действующих лиц всего 2: человек с IR пультом и какой-то центральный контроллер.
    Вариант 2 я мне пока не понятно для чего это нужно.

    И еще одно практическое соображение, какой бы протокол вы не выбрали, было-бы хорошо если он бы он поддерживался большинством универсальных пультов. В этом случае частично будет решена проблема «управляющего контроллера» и снят вопрос о его батарейном питании. Что касается скорости передачи информации, то как я понимаю должны в основном передаваться бинарные команды на исполнение и опрашиваться статус устройств. Т.е. 1-2 х байтов на посылку/команду должно быть достаточно?.

  13. Vitaly

    Считал с пульта от кондиционера такую вот картинку: http://habreffect.ru/4d4/de8ab8043
    Помогите пожалуйста опознать протокол (не забудьте учесть инверсию)
    Philips RC-MM?

  14. anatoliy

    @Vitaly
    У них обычно что-то своё притом в 2 стороны! По крайней мере какие изучал

  15. Vitaly

    @anatoliy
    Ну в моём случае явно в одну сторону, судя по конструкции пульта.

  16. GetChiper Автор записи

    Это точно не RC-MM. Похоже на NEC-протокол. Вот только пилот свой. Похоже действительно свой протокол.

  17. anatoliy

    @Vitaly
    Я какая размерность шкалы времени на осциллограмме?

  18. Vitaly

    @anatoliy
    Это не осцилограмма, есть код, в данном случае для ардуино http://www.arduino.cc/playground/Code/InfraredReceivers
    Выводит по уарту что-то типа
    Bit
    0 0
    3132 0
    3132 1
    6072 1
    6072 0
    9204 0
    9204 1
    13524 1
    13524 0
    14256 0
    ***** *
    60612 0
    60612 1
    Bit stream end!
    Далее загнал это дело в программу, которая уже отрисовала график.

  19. anatoliy

    @Vitaly
    Увы я код могу по осциллограмме попытаться опознать. Там развёртка калиброванная . У тут хз сколько между фронтами.

  20. bornik

    Прошу меня извенить если неправ, но вопрос не только по этому посту:
    Я новичек в контроллерах и поэтому хочется подробнее разобраться в каждой конструкции, но почему-то во сех постах, где есть исходники, они все одни и те-же (от поста 065-Четырехканального сенсорного переключателя).

  21. GetChiper Автор записи

    Вот сейчас скачал несколько исходников с разных статей — все те что нужно.

    А в каких статьях исходники были не те?

  22. bornik

    @GetChiper
    Извените, моя ошибка — направильно открывал файлы исходников.

  23. avr410

    GetChiper :
    Да в общем-то не проблема с кодом. Проблема все организовать в виде сети устройств.

    Привет! А вот такую реализацию http://www.pjrc.com/teensy/td_libs_VirtualWire.html не анализировали? С пультом не работает, но с другой строны позволяет создать некое подобие широковещательной сети. А адреасацию и т.д. можно хранить в уже теле сообщения.

  24. GetChiper Автор записи

    Интересный ресурс. Посмотрел как там сеть организована — очень мало о том как она работает. Но есть уже на что ориентироваться.

  25. avr410

    Я так понимаю, что-то вроде этого http://icmicro.narod.ru/info_ru/rfm/rfm.htm
    Т.е.:
    — преамбула {0x2a, 0x2a, 0x2a, 0x2a, 0x2a, 0x2a, 0x38, 0x2c}
    — сообшение где каждый байт кодируется 12 битами
    // convert the high and low nybbles of the transmitted data
    // into 6 bit symbols for transmission. Each 6-bit symbol has 3 1s and 3 0s
    // with at most 2 consecutive identical bits
    — crc16
    Ну а дальше программа разбирает тело сообщения и что-то делает или нет.

  26. avr410

    @avr410
    Пардон, после хидера еще идет счетчик байтов, включаюwий в себя 2 байта CRC.
    // The first byte is the byte count
    // Check it for sensibility. It cant be less than 4, since it
    // includes the bytes count itself and the 2 byte FCS
    имется в виду, что сообщение не может быть короче чем 1 байт 🙂

  27. ufm

    Главное, что-бы протокол обмена был несовместим с существующими. Иначе очень неприятно будет, если термометр за окном начнёт своими отчётами переключать каналы на телевизоре.

Добавить комментарий