張惠興，鐘文濤，張耿旭

（TCL集團(tuán)股份有限公司，廣東 惠州 516006）

1 紅外信號

紅外信號是由“有載波”和“無載波”兩種數(shù)據(jù)按一定編碼方式形成的信號，如圖1所示。進(jìn)行紅外信號學(xué)習(xí)時(shí)，一方面要精確獲取所需要學(xué)習(xí)的紅外信號的載波頻率，另一方面也要精確獲取所學(xué)信號的各個(gè)“有載波”及“無載波”區(qū)的時(shí)長。在使用臺灣Mstar公司的MS6A801芯片平臺（軟件系統(tǒng)為Andrion4.0）開發(fā)一款產(chǎn)品時(shí)，需要通過紅外信號控制外圍設(shè)備，因此需要學(xué)習(xí)外圍設(shè)備遙控器的紅外信號。外圍設(shè)備紅外信號的載波頻率有38 kHz，56 kHz或其他頻率。為了精確獲取所學(xué)紅外信號的頻率，需要使用5 μs以下的定時(shí)中斷。當(dāng)使用Android系統(tǒng)的μs級定時(shí)器進(jìn)行紅外信號學(xué)習(xí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)無法獲得精確的定時(shí)中斷，中斷時(shí)刻有時(shí)提前有時(shí)延后，造成學(xué)習(xí)結(jié)果不準(zhǔn)確，同一信號有時(shí)需要學(xué)習(xí)多次才成功，另一方面，學(xué)習(xí)過程中如果有干擾也會造成學(xué)習(xí)結(jié)果不準(zhǔn)確。

2 基于Android Hrtimer改善紅外學(xué)習(xí)準(zhǔn)確性的方法

2.1 通過Android Hrtimer獲取高精度時(shí)間差

Android的定時(shí)器有高精度定時(shí)器（Hrtimer）和低精度定時(shí)器（Jiffies），Hrtimer也可設(shè)置為高精度模式和低精度模式，在MS6A801平臺，高精度模式可以達(dá)到ns級的分辨率。當(dāng)要獲取高精度的時(shí)間差時(shí)，將Hrtimer設(shè)置成高精度模式，通過hrtimer.base-＞get_time()在起始和結(jié)束時(shí)刻各獲取一次系統(tǒng)時(shí)間，相減則得到兩個(gè)時(shí)刻的高精度時(shí)間差[1-2]。

圖1 紅外信號的波形（截圖）

2.2 載波采集及載波頻率計(jì)算

通過20個(gè)（可視情況整）有效的載波時(shí)長的平均值計(jì)算載波頻率，采集時(shí)不要求采集連續(xù)的20個(gè)周期的載波，可以跨“有載波”區(qū)域，方法如下：

1）設(shè)定一個(gè)20單元的無符號整數(shù)數(shù)組，用于存儲認(rèn)可的20個(gè)載波的周期時(shí)長。

2）當(dāng)紅外輸入引腳有上升沿中斷（非首次），計(jì)算與上一次上升沿中斷時(shí)刻的時(shí)間差，也就是一個(gè)周期時(shí)長。

3）判斷這個(gè)周期時(shí)長是否可信：將這個(gè)時(shí)長與數(shù)組中上一次采集的數(shù)據(jù)的時(shí)長進(jìn)行比較，如果誤差較大（例如大于1%，可設(shè)置）且數(shù)組中的歷史數(shù)據(jù)小于6，將數(shù)組的歷史數(shù)據(jù)清零，以這個(gè)數(shù)據(jù)為起點(diǎn)重新存儲；如果誤差較大（例如大于1%，可設(shè)置）且數(shù)組中的歷史數(shù)據(jù)大于6，則將新的周期時(shí)長拋棄。

4）如果本次“有載波”的時(shí)段里面沒有完成20次載波周期時(shí)長的采集，那么在下一個(gè)“有載波”時(shí)段繼續(xù)，直到數(shù)組存滿。

5）將已存滿的數(shù)組中的數(shù)據(jù)取平均值，計(jì)算出平均時(shí)長，從而計(jì)算出信號的載波頻率。

實(shí)現(xiàn)載波采集的上升沿中斷子函數(shù)的流程如圖2所示。

圖2 上升沿中斷子函數(shù)的流程圖

2.3 “有載波”和“無載波”時(shí)長采集

1）檢測紅外學(xué)習(xí)信號輸入引腳的上升沿電平，通過Hrtimer精確獲得當(dāng)前時(shí)間（hrtimer.base-＞ get_time()），當(dāng)“有載波”時(shí)段開始時(shí)，記錄當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間，記t1。

2）記錄最后一次上升沿中斷的時(shí)刻，記為t2。

3）當(dāng)連續(xù)較長的時(shí)間（這個(gè)時(shí)間可設(shè)置）沒有檢測到載波，則記T有載波=t2-t1為“有載波”的時(shí)長并存儲，而“無載波”的時(shí)段起始則為t3=t2；

4）當(dāng)重新檢測到載波的時(shí)候，存入t2，記“無載波”時(shí)長T無載波=t2-t3并存儲，t2作為下一個(gè)“有載波”的起始存入t1，重復(fù)1）～4），直到一幀信號采集結(jié)束。

實(shí)現(xiàn)“有載波”和“無載波”時(shí)長采集的定時(shí)中斷的子函數(shù)流程如圖3所示（注：為了區(qū)分有跳變位的紅外信號，采用對一個(gè)紅外信號采集兩次的方法）。

圖3 定時(shí)中斷的子函數(shù)流程圖

3 測試及測試結(jié)果分析

3.1 近距離重復(fù)學(xué)習(xí)驗(yàn)證

在測試室將進(jìn)行改善前產(chǎn)品及改善后的產(chǎn)品進(jìn)行測試對比。待學(xué)習(xí)的紅外信號選用型號為RC410的遙控器的MUTE鍵的信號，將待學(xué)習(xí)的遙控器的發(fā)射管與采集信號的接收管正對，距離保持20 cm，各重復(fù)學(xué)習(xí)500次并發(fā)射學(xué)習(xí)信號控制外圍設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如表1所示。

表1 近距離重復(fù)測試結(jié)果

從測度結(jié)果可以看出，本文的改善方法對近距離紅外學(xué)習(xí)的準(zhǔn)確性有很大提高。

3.2 不同距離不同角度學(xué)習(xí)驗(yàn)證

如圖4所示，在一平臺上用白色的紙標(biāo)好角度及距離，將待學(xué)習(xí)的遙控器置于不同的位置，使其發(fā)射管保持指向采集信號的接收管，每個(gè)位置學(xué)習(xí)驗(yàn)證2次，只要有1次失敗就算失敗，測試結(jié)果如表2和表3所示，格中打×的表示失敗。

圖4 多距離多角度測試示意圖（截圖）

表2 改善前多距離多角度測試結(jié)果

表3 改善后多距離多角度測試結(jié)果

從測試結(jié)果可以看出，改善后的產(chǎn)品在±30°范圍內(nèi)學(xué)習(xí)準(zhǔn)確性有提高，在大角度范圍時(shí)50 cm內(nèi)學(xué)習(xí)準(zhǔn)確性有提高。

4 結(jié)語

本文提出的改善方法，一方面對定時(shí)精度進(jìn)行改進(jìn)，另一方面通過跨區(qū)域?qū)d波進(jìn)行采集[3]，加上平均濾波[4]，提高容錯性。測試結(jié)果表明，本方法對改善紅外學(xué)習(xí)的準(zhǔn)確性有很大的提高。

[1] 苗忠良，曾旭，宛斌.深入Android應(yīng)用開發(fā)：核心技術(shù)解析與最佳實(shí)踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2] 楊豐盛.Android技術(shù)內(nèi)幕：系統(tǒng)卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3] 康保壽.學(xué)習(xí)型紅外遙控器的實(shí)現(xiàn)[J].信息通信，2011（4）：189-190.

[4] 于飛，華宇寧.波段紅外信號采集和處理系統(tǒng)[J].沈陽理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（4）：27-30.