程序員為女友DIY一款紅外線遙控器，感動哭了

身為一位資深電子發(fā)燒友，他經(jīng)常自己動手將家中傳統(tǒng)電器改造成智能電器。此次，該同學(xué)基于涂鴉 IoT 開發(fā)工具，使用涂鴉 WBR1D 云模組、紅外遙控器外殼等器材，借助涂鴉智能紅外遙控開源硬件開發(fā)資料，將家中空調(diào)改造成智能空調(diào)，可通過手機(jī) App 輕松控制。

以下內(nèi)容為涂鴉開發(fā)者“李勇”創(chuàng)作，經(jīng)其授權(quán)編輯發(fā)布：

參加此次涂鴉智能&立創(chuàng)EDA實戰(zhàn)訓(xùn)練營，要求做物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)項目，使用涂鴉的云模組。一提到云，我最先想到的是智能家居，自己平時工作之余，也做了不少與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的項目，做的大大小小的項目不少，家里電器差不多都自己動手改造成智能的。

正好最近有做紅外遙控空調(diào)的想法。冬天來了，早上起床太早都不敢掀被子（太冷），一直想改造成智能的，用手機(jī)控制，支持定時開啟/關(guān)閉，智能場景聯(lián)動。加上工作原因，有涂鴉智能的云開發(fā)需求，所以參加此次訓(xùn)練營。

功能設(shè)計

要實現(xiàn)空調(diào)控制，就是要發(fā)送紅外信號，所以要有紅外發(fā)送功能。市面上空調(diào)種類繁多，肯定要適用多種品牌和機(jī)型，所以要有紅外學(xué)習(xí)功能。要支持場景聯(lián)動，就要有環(huán)境感知傳感器。要支持手機(jī)控制，就要有云端和模組。

綜上，設(shè)計功能有：

1、紅外發(fā)送（紅外****管）；

2、紅外學(xué)習(xí)（一體化接收頭）；

3、室內(nèi)溫度檢測（DHT11）；

4、手機(jī)控制（通過涂鴉云模組實現(xiàn)）。

成品效果

在實際場景中，空調(diào)的安裝位置一般都不固定，所以，紅外控制器不能近距離控制。參考其他大品牌紅外控制器設(shè)計，采用壁掛式設(shè)計，可以掛在天花板或墻壁上。

控制板全部用立創(chuàng)EDA繪制，自己手工貼片，涂鴉云模組上面的文字是被清洗劑洗掉了，操作時大意了。

使用的公模外殼，安裝效果如下。

硬件設(shè)計

1.電源

電源部分采用Micro USB接口，直接提供5V電源，經(jīng)過內(nèi)部分壓得到3.3V電壓，為MCU、涂鴉云模組和外圍電路供電。降壓采用TI的TLV62569DBVR電源芯片，外圍器件少，功率大，紋波小。

2.云模組

采用涂鴉智能提供的WBR1D-IPEX云模組，WBR1D是雙頻雙模模組，支持WI-FI和藍(lán)牙，采用MCU接入方案，通過串口與MCU連接。

3.MCU

MCU采用ST的STM32F103C8T6，64K的Flash。

4.紅外****

紅外****采用紅外管，因為是壁掛式安裝方式，所以對控制范圍有要求，本設(shè)計中采用8顆紅外****管并聯(lián)，每科管子由一顆大功率三極管驅(qū)動，所有三極管由一個控制端驅(qū)動。以提高****功率，提高****功率后，紅外控制范圍會明顯擴(kuò)大。（多顆紅外管最好并聯(lián)控制，不要為畫PCB方便或者節(jié)省器件而選擇串聯(lián)，串聯(lián)的管子都不會正常工作，****功率會大幅度下降。）

5.紅外接收

紅外接收比較簡單，直接采用一體化接收頭。

6.附加電路

按鍵

按鍵用于配網(wǎng)使用，但是在實際調(diào)試時，模組會自動配網(wǎng)，所以按鍵改為清除紅外預(yù)存的數(shù)據(jù)。

LED

LED用于指示配網(wǎng)狀態(tài)和進(jìn)入紅外學(xué)習(xí)模式，以及故障閃爍。

DHT11

DHT11用于檢測室內(nèi)溫濕度，在本設(shè)計中，紅外遙控器作為單品使用，DHT11可以向云端上報室內(nèi)溫度、濕度，可實現(xiàn)智能場景聯(lián)動。

7.PCB設(shè)計

PCB設(shè)計時，因為是壁掛式，所以選了一個公模外殼。在設(shè)計時器件布局和PCB外形要符合外殼尺寸。

外殼：

PCB：初版PCB有幾個錯誤，按鍵位置與LED位置反了，絲印錯誤，已經(jīng)更新。

軟件設(shè)計

1.紅外接收實現(xiàn)

紅外接收比較簡單，如果是易于解析的NEC格式編碼，直接用定時器捕獲外部輸入電平時間長度即可，對于不易解析的編碼（廠家自定義的編碼）采用外部中斷和定時器方式測電平時間長度。對于NEC格式編碼，按照NEC編碼格式的規(guī)范，先判斷低電平時間，通過長度區(qū)分起始碼、數(shù)據(jù)碼和結(jié)束碼。網(wǎng)上例程比較多，這里就不贅述了，要注意的是：有的廠家空調(diào)雖然是NEC編碼，但是他們的編碼中高低電平長度一般都不同，所以在中斷中判斷電平長度時，要注意設(shè)置范圍。

2.紅外****實現(xiàn)

紅外****是紅外管完成，注意：紅外管不****紅外在接收端輸出1，****紅外在接收端輸出是0，這里要注意區(qū)分。

實現(xiàn)方式用定時器輸出一個38K的方波，控制方波輸出的時間長度即可實現(xiàn)發(fā)送不同的數(shù)據(jù)和編碼。本項目采用兩個定時器來實現(xiàn)發(fā)送紅外，TIM1輸出38K載波，TIM3定時，由TIM3計時，控制TIM1輸出/關(guān)閉PWM，這樣可以實現(xiàn)任意時間長度發(fā)送。但是這樣比較耗費MCU資源，對于STM32來說，影響不大，對于小型MCU就要考慮資源了。

下面是實現(xiàn)紅外發(fā)送的關(guān)鍵代碼：

發(fā)送一組完整紅外編碼Inf_RX_NECcoding（）

void Inf_RX_NECcoding(uint8_t *pbuff,uint8_t Length,uint8_t quantity){    uint8_t i;
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);  //開輸出
    TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);  //開定時器
    TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);    
  while(Inf_RX_StartCode()); //起始碼
    
    if(Length>InfraredDataLength)  //數(shù)據(jù)有效長度限制
        Length = InfraredDataLength;  
    
    for(i=0;i<Length;i++)    //發(fā)送數(shù)據(jù)
      Inf_RX_Data(pbuff[i],Right); 
    
    while(Inf_RX_Stop());  //結(jié)束碼
    
    while(Inf_RX_Interval()); //間隔碼
    
    while(Inf_RX_StartCode());  
    
    if(Length>InfraredDataLength)
        Length = InfraredDataLength; 
    
    for(i=0;i<Length;i++)
      Inf_RX_Data(pbuff[i],Right); 
    
    while(Inf_RX_Stop());  
    
    for(i=0;i<quantity;i++)  //重復(fù)發(fā)送
    while(Inf_SendRepeatedly());
    
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,DISABLE);  //關(guān)輸出    
    TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);  //關(guān)定時器
    TIM_Cmd(TIM1,DISABLE);
}

數(shù)據(jù)發(fā)送（1個8位）

uint8_t Inf_RX_StartCode(void)
{    if(!retemp)
    {
        retemp=1;
        TimerOclk=0;
        TIM_SetCompare1(TIM1,1100); //設(shè)置占空比為50%         
    }    if(TimerOclk==441) //低電平時間到
        TIM_SetCompare1(TIM1,0); //設(shè)置占空比為0
    if(TimerOclk==881) //高電平時間到
    {
        retemp=0;
        TimerOclk=0; 
    }    return retemp; //狀態(tài)返回   }

3.紅外學(xué)習(xí)功能

本項目中只實現(xiàn)NEC編碼紅外學(xué)習(xí)，當(dāng)按下手機(jī)端空間時，如果沒有指令，會自動進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，等待發(fā)送紅外指令。紅外指令接收到以后，會自動保存。

4.云功能實現(xiàn)

因為使用涂鴉的MCU接入方案，云端只做功能和APP界面的配置，并下載MCU的SDK，將SDK移植到代碼中即可

云端功能配置：

APP界面配置：

5.防跑飛

在實際測試過程中遇到了，設(shè)備掉線和控制無反應(yīng)問題，起初以為是網(wǎng)絡(luò)問題，更換網(wǎng)絡(luò)以后，問題依舊存在。

拆下板子發(fā)現(xiàn)整個PCB發(fā)燙，測量MCU供電只有接近2V左右，照理說可以正常工作。拔掉電源，重插，MCU供電恢復(fù)。

等待問題再次出現(xiàn)時，測得紅外管驅(qū)動三極管控制端一直是低電平，問題發(fā)現(xiàn)了：8顆紅外****管的****功率比較大，在關(guān)閉輸出時可能是被中斷打斷，導(dǎo)致關(guān)斷不成功，紅外管一直處于發(fā)送狀態(tài)，時間一長，8顆紅外管總電流增大，提供給MCU的電流減小，出現(xiàn)假死現(xiàn)象。

為了解決這個問題，增加了三道防線，一是每次發(fā)送完成后將輸出和定時器一起關(guān)閉，這樣可以減少中斷沖突的機(jī)率。二是增加STM32內(nèi)部測溫，一旦檢測到溫度超過允許值，再關(guān)定時器和PWM輸出1次，如果超過警報值，直接復(fù)位MCU。三是增加看門狗，定時喂狗，防止假死和程序跑飛。

加上這三道防線后，實測問題不再發(fā)生。

關(guān)鍵點分析

1.MCU_SDK 移植

涂鴉提供配套的MCU SDK，具體使用方式涂鴉也提供很多的文檔，b站也有很多案例。我們只需要移植到MCU中即可，通過串口通訊，實現(xiàn)MCU接入。注意接涂鴉模組串口的波特率，一般默認(rèn)是9600，也可以修改為115200，具體在云端控制臺的硬件開發(fā)->模組固件中修改。在移植時有以下幾個地方要注意：

**mcu_api.c**

1）串口接收函數(shù)uart_receive_input()，要用中斷法接收，防止數(shù)據(jù)丟包

涂鴉提供串口數(shù)據(jù)接收緩存和數(shù)據(jù)處理方法，我們不需要再單獨去做處理，只需要在串口接收中斷里面調(diào)用uart_receive_input()函數(shù)即可。

//USART2中斷服務(wù)函數(shù)void USART2_IRQHandler(void)                {
  uint8_t value ;  if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)  //接收中斷
    {   value = USART_ReceiveData(USART2);   //讀取接收數(shù)據(jù)        
     uart_receive_input(value); //數(shù)據(jù)存入涂鴉緩沖器
    }       
}

2）數(shù)據(jù)輪詢函數(shù)wifi_uart_service()，要輪詢這個函數(shù)，不然模組下發(fā)的數(shù)據(jù)MCU接收不到。放在主循環(huán)里面就行。

while (1)
{       
    wifi_uart_service(); //輪詢涂鴉數(shù)據(jù)
    /*
      用戶其他函數(shù)
    */}

3）協(xié)議初始化函數(shù)wifi_protocol_init()，這是為涂鴉串口數(shù)據(jù)提供一個緩存空間，在初始化中調(diào)用，初始化后不需要再調(diào)用。

int main(void){   
    wifi_protocol_init(); //涂鴉模組協(xié)議初始化
    /*
      用戶其他初始化函數(shù)
    */
    while(1)
    {
       wifi_uart_service(); //輪詢涂鴉數(shù)據(jù)
    /*
      用戶其他函數(shù)
    */          
    }
}

**protocl.c**

1）串口發(fā)送函數(shù)uart_transmit_output()，用調(diào)用法發(fā)送，也可以用中斷。

涂鴉提供串口發(fā)送數(shù)據(jù)處理方法，我們也不需要再單獨去做處理，只需要將串口發(fā)送語句放在uart_transmit_output()函數(shù)里即可。

void uart_transmit_output(unsigned char value){ 
  while((USART2->SR &(1<<7))==0);  
    USART2->DR = value;
}

2）所有數(shù)據(jù)上報函數(shù)all_data_update()

我們要在all_data_update函數(shù)中實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的傳入，涂鴉模組或向MCU申請返回設(shè)備全部數(shù)據(jù)，設(shè)備數(shù)據(jù)通過all_data_update函數(shù)發(fā)送，所以要把設(shè)備的數(shù)據(jù)項傳入到對應(yīng)的函數(shù)中。注意：這個函數(shù)根據(jù)自己云端定義的功能對應(yīng)，不能直接添加。

void all_data_update(void)
{   
    //此代碼為平臺自動生成，請按照實際數(shù)據(jù)修改每個可下發(fā)可上報函數(shù)和只上報函數(shù)  
    mcu_dp_bool_update(DPID_SWITCH,AirControlStructure.AirPowerControl); //BOOL型數(shù)據(jù)上報; //當(dāng)前開關(guān)
    mcu_dp_value_update(DPID_TEMP_SET,AirControlStructure.AirRunTemper); //VALUE型數(shù)據(jù)上報;  //當(dāng)前溫度設(shè)置    //    mcu_dp_value_update(DPID_TEMP_CURRENT,AirControlStructure.AirRunTemper); //VALUE型數(shù)據(jù)上報;  //當(dāng)前當(dāng)前溫度  
    mcu_dp_enum_update(DPID_MODE,AirControlStructure.AirRunMode); //枚舉型數(shù)據(jù)上報; //當(dāng)前工作模式   
    mcu_dp_enum_update(DPID_FAN_SPEED_ENUM,AirControlStructure.AirRunFan); //枚舉型數(shù)據(jù)上報; //當(dāng)前風(fēng)速    //    mcu_dp_enum_update(DPID_STATUS,AirControlStructure.AirRunFlag); //枚舉型數(shù)據(jù)上報;  //當(dāng)前狀態(tài)    
    mcu_dp_bool_update(DPID_AUTO,AirControlStructure.AirForceful); //BOOL型數(shù)據(jù)上報; //當(dāng)前自動模式    
    mcu_dp_bool_update(DPID_HEAT,AirControlStructure.AirHeat); //BOOL型數(shù)據(jù)上報;  //當(dāng)前輔熱  }

3）單個數(shù)據(jù)下發(fā)處理函數(shù)，在protocl.c中涂鴉定義了與功能對應(yīng)的處理函數(shù)，我們要在對應(yīng)函數(shù)中實現(xiàn)控制代碼。示例

static unsigned char dp_download_switch_handle(const unsigned char value[], unsigned short length)    //開關(guān){    //示例:當(dāng)前DP類型為BOOL
    unsigned char ret;    //0:關(guān)/1:開
    unsigned char switch_1;
    
    switch_1 = mcu_get_dp_download_bool(value,length);    if(switch_1 == 0) {
        AirControlStructure.AirPowerControl=OFF;//關(guān)
        AirControlStructure.AirHeat = OFF;       //輔熱關(guān)
        AirControlStructure.AirForceful = OFF;   //強(qiáng)勁關(guān)
    }else {
        AirControlStructure.AirPowerControl=ON; //開         
    }       
    AirControlInfRX(); //發(fā)送紅外代碼
  
    //處理完DP數(shù)據(jù)后應(yīng)有反饋
    ret = mcu_dp_bool_update(DPID_SWITCH,switch_1);    if(ret == SUCCESS)        return SUCCESS;    else
        return ERROR;
}

其實MCU接入方案，就是串口通訊。涂鴉提供有SDK，在云端定義好功能，配置好固件和APP面板，下載SDK包，移植到MCU代碼中就可以用，不要單獨做函數(shù)設(shè)置配網(wǎng)，上云等繁瑣的工序。這對產(chǎn)品研發(fā)者來講，不管是測試，還是研發(fā)，都是非常友好的。

2.空調(diào)控制

以上工作完成后，重點來了，代碼寫得再漂亮，電路設(shè)計再完美，控制不了空調(diào)都等于0。大家都知道空調(diào)是紅外遙控控制，所以本項目就是****空調(diào)遙控器****的紅外編碼，代替遙控器控制空調(diào)。這里的難點在于如何獲得空調(diào)的紅外編碼，目前市面上銷售的空調(diào)，紅外編碼都是廠家自定義的。售后或者說明書里面也不會提供具體的編碼協(xié)議，所以只能自己去解析。下面簡述解析過程，解析篇幅較多，詳細(xì)內(nèi)容請移步“閱讀原文”。

首先要獲得紅外的編碼，我的方式是用邏輯分析儀和紅外接收頭，按遙控器的一個鍵，查看分析儀捕獲的波形，通過波形解析出數(shù)據(jù)，這個過程不難，但是很繁瑣。

以開機(jī)為例，按下開機(jī)鍵，遙控器發(fā)送一組紅外編碼，邏輯分析儀捕獲到波形，如圖

重復(fù)按下開機(jī)鍵，每次分析儀捕獲的波形都相同，將波形放大后打印，如圖：

這就是完整的一組紅外波形，我只要發(fā)送與這組波形一樣的編碼即可控制空調(diào)開機(jī)。但是現(xiàn)在只是知道了電平變換時間，具體變換的時間長度代表什么還不知道。但是通過這組完整的波形可以看出，它是符合NEC編碼格式（不了解NEC紅外編碼格式的，請先查查相關(guān)資料），只是電平變換時間長度略有不同而已，所以先嘗試用NEC編碼接收程序試一下。通過NEC編碼紅外接收程序測試，發(fā)現(xiàn)能夠接收到數(shù)據(jù)：

那么現(xiàn)在直接發(fā)送這組紅外數(shù)據(jù)，就能控制空調(diào)開機(jī)。但是實測沒有辦法控制，空調(diào)無反應(yīng)。反過來查看邏輯分析儀捕獲的波形，這個波形與標(biāo)準(zhǔn)NEC編碼的****波形除了高低電平變換時間長度不同，總長度也不同。細(xì)看這個開機(jī)波形，它的前半部分和后半部分是相同，按照NEC格式截取前后半個部分波形，

前半部分：

后半部分：

驚奇的發(fā)現(xiàn)它們的起始碼、數(shù)據(jù)碼是相同的，結(jié)束碼略有不同，由此可以看出，這個紅外編碼是由兩幀構(gòu)成，兩幀之間有一個中間碼，是連接以及第一幀和第二幀用的。將第一幀波形、第二幀波形和完整波形，得到中間碼的波形。

通過邏輯分析儀得出，中間的電平變化時間關(guān)系：

由此，解析出起始碼、數(shù)據(jù)碼、中間碼和結(jié)束碼的電平變化時間間隔，按照解析的接收重新定義紅外發(fā)送函數(shù)，測試能正常開機(jī)。

3.App功能配置

App界面除了默認(rèn)功能外，加了部分功能，因為使用的公版APP界面，所以界面UI和功能自定義的范圍有限，后期會改成面板SDK開發(fā)，現(xiàn)階段時間不多，做不了開發(fā)。

以強(qiáng)勁功能為例，本項目設(shè)計時，沒有添加強(qiáng)勁功能?，F(xiàn)在要添加，首先進(jìn)入涂鴉IoT開發(fā)平臺，找到項目，進(jìn)入APP面板配置頁面，在頁面點擊“編輯”，

進(jìn)入編輯頁面，先選擇按鈕添加的位置，這里添加到更多頁面

配置好屬性和關(guān)聯(lián)功能以后，點擊發(fā)布，涂鴉會自動打包，打包好了以后，會提供測試二維碼，掃二維碼可以測試這個面板，如果測試通過點正式發(fā)布，發(fā)布以后，手機(jī)端退出“涂鴉智能”APP，重新進(jìn)入，添加的功能就生效。

總結(jié)

這次使用涂鴉智能，不管是整體開發(fā)流程，還是技術(shù)服務(wù)，涂鴉做得非常好。

涂鴉模組提供MCU SDK，用戶只需要移植到MCU OS中，即可完成上云操作，節(jié)省研發(fā)和調(diào)試周期。

涂鴉提供的穩(wěn)定MCU接入模組SDK，減少用戶程序邏輯架構(gòu)不嚴(yán)謹(jǐn)造成的錯誤，減輕用戶底層代碼量。

涂鴉技術(shù)支持服務(wù)也非常周到，不定期詢問開發(fā)者是否有問題需要解決，這點比某科模組做的好。

如果想自己親自動手DIY的，可以戳：

https://auth.tuya.com/?_source=7c8653b7bd61bf9239a1a6c12e52124d

還在等什么！為女友DIY創(chuàng)造一個溫暖舒適的家居生活，低成本改造自家空調(diào)可真是真香系列~撒花~建議：涂鴉能開放模組的二次服務(wù)，為開發(fā)者和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備廠商提供更多的自定義服務(wù)和功能，相信會受到更多開發(fā)者和物聯(lián)網(wǎng)愛好者的青睞。