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利用MSP430FR4xx实现红外遥控

Collins Cheng?? 德州仪器(TI)公司?? 2015年06月01日 ?? 收藏1

MSP430FR4xx红外遥控实现

红外调制传统上主要是采用软件和有限的硬件资源来实现的(即用一个定时器来产生精确的时隙)。由于时隙很小,软件开销很大。MSP430FR4xx具有一些内部互联硬件资源(如定时器和SPI),因而能够以较低的软件开销来实现IR调制。

MSP430FR4xx中的IR调制逻辑包含两个级联定时器和附加组合逻辑(见图1)。

图1:IR调制逻辑电路。
图1:IR调制逻辑电路。
(点击查看大图)

IR调制逻辑可通过设定SYSCFG1寄存器中的IREN位来使能。该逻辑具有两个不同的PWM输入信号(源自TA0和TA1),用以支持ASK或FSK调制。在ASK调制中,来自TA0的第一个PWM用于载波生成,而来自TA1的第二个PWM或来自eUSCI_A的输出则可用于产生包络。在FSK调制中,两个PWM信号分别代表两种不同的载波频率。SYSCFG1寄存器中的IRMSEL位规定了调制模式。在输出至外部引脚之前,可通过设定SYSCFG1寄存器中的IRPSEL位来使调制信号的极性反转,从而适应不同的外部驱动电路。

包络波形生成可利用硬件或软件来实现。在硬件模式中,包络信号来自TA1(仅可用于ASK)或eUSCI_A。当来自于后者时,其工作于SPI模式,8位数据自动地串行发送。在软件模式中,SYSCFG1寄存器中的IRDATA位负责控制是发送逻辑0还是逻辑1。SYSCFG1寄存器中的IRDSEL位则用来选择是使用硬件模式还是软件模式。

调制方案

ASK调制 IRMSEL 位缺省为ASK调制。对AND门的两个输入进行调制,驱动外部LED:一个是来自TA0的载波信号,另一个是来自TA1、eUSCI_A或IRDATA位的包络时序信号。若是来自IRDATA位,则需要采用另一个独立的计数器(TA1、RTC或WDT)对这个位进行周期性的更新。

FSK调制 若IRMSEL 位被置位, 则启用FSK 模式。TA0 和TA1分别生成两个单独的载波频率。包络波形可由eUSCI_A或IRDATA位生成;若由IRDATA位生成,则需要用另一个独立的计数器(RTC或WDT)对此位进行周期性的更新。

载波生成

定时器用于生成载波。TA0和TA1均可从高频SMCLK获得,从而实现较高的分辨率和较宽的频率范围。定时器的计数器可工作于“向上”或者“向上/向下”计数模式。其CCR0用来控制载波周期,而CCR2则用来决定载波的占空比。从系统的角度看,较小的占空比有助于降低功耗。典型的占空比约为3/16至4/16。多达7种输出模式可实现灵活的载波生成。启动载波生成之后,在一帧数据发送完成前,用户不必更新其配置。

波形包络生成

包络波形由发送的数据和使用的编码方式来决定。用户可使用TA1、eUSCI_A或IRDATA,根据所选取的调制模式来生成包络波形。

当在FSK 调制中使用TA1时,CCR0用来设定包络的周期,而CCR2则用来设定占空比。因此,对于不同的编码方式,应将CCR0配置为每位宽度的1或2倍;CCR2必须在发送下一位之前更新。将要发送的位数决定了在一次传输中需要触发的中断次数,因此可将它直接加入到软件开销和电流消耗中。

当在SPI 模式中使用eUSCI_A时,其波特率应配置为有效数据波特率的1或2倍。例如,在脉冲位置编码中是配置相同的波特率,而在曼彻斯特编码中则要加倍。采用SPI可大幅减少中断次数,从而降低软件开销。

当使用IRDATA时,需要另一个独立的计数器( 通常是RTC ) 来更新IRDATA位。

硬件和软件开销考虑因素

MSP-430系列专为超低功耗应用设计,从而延长电池寿命。降低功耗的最高原则是尽可能增加处于低功耗模式(比如LPM0/LPM3)的时间。强烈建议采用低功耗集成外设模块来取代由软件实现的功能。由于生成载波,高频SMCLK必不可少,在IR数据传输期间, 就调制和编码模式而言, 应尽量延长处于LPM0模式的时间。从这个角度来说,eUSCI_A是最可取的,因为它能够获得最长的时隙(4或8位)。但是在某些需要把eUSCI_A用于执行其他任务的应用中,则要采用TA1和RTC等其他的硬件资源作为替代。

下一页:红外传输协议示例:脉冲距离协议

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本文来自《电子技术设计》2015年6月刊,版权所有,谢绝转载。


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红外遥控调制? MCU?

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