赤外線リモコンを受ける その３

それは、ここから赤外線リモコンを受信するアルゴリズムを説明します。

■ 使用する機能：

• 外部割込み： attachInterrupt(1, Check_IR, CHANGE)
• １： GR-KURUMIの3番ピンです。 リモコン受信パルスの入力
• CheckIR： 割込みが発生すると、void CheckIR(void) がコールされます。
• CHANGE： 割込みは、3番ピンの「立ち上がり」と「立ち下がり」の両方のエッジで割込みが発生します。
• 3番ピンのレベルセンス： digitalRead(IR_Pin) 　
• IR_Pin： #define IR_Pin 3　・・・　3番ピンをアサインしています。
• LOW: 3番ピンの割込みが「立ち下り」エッジで起こったことになります。
• HIGH: 3番ピンの割込みが「立ち上がり」エッジで起こったことになります。
• フリーランライマー micros()
• マイコンのリセット直後から、このタイマーが起動します。マイクロ秒単位でカウントします。
• 外部割込みが発生し、次の割込みが発生しるまでの時間を計測します。これにより、赤外線リモコンのHIGHパルスとLOWパスルの幅を計測します。

■ 重要な変数

• unsigned long IR_Low_Time ; // 赤外線パルスのLOWパルスの長さ（マイクロ秒）
• unsigned long IR_High_Time;  // 赤外線パルスのHIGHパルスの長さ（マイクロ秒）
• unsigned long IR_Data[Max_IR_Bits]; // 赤外線パルスのビット長（時間）を記録します。
• int IR_State; // 赤外線パルスのどの位置のビットかを保持しています。
• 0： ヘッダービットです。
• １ から 32： データビットです。
• int IR_Active; // 赤外線パルスが有効で、そのストリーム中にいるかをチェックします。
• 0: 赤外線パルスはない。
• 1: 赤外線パルスのストリームの中にいる状態です。

■ 赤外線パルスの捕捉方法

1. 赤外線パルスが来ると割込みがかかり、Check_ID()関数がコールされます。
2. まず、digitalRead(IR_Pin) で、割込みが赤外線パスルの「立下り」なのか「立上り」なのかをチェックします。
3. 赤外線パルスが「立上り」の場合：　直前のLOWパルスの時間「micros() - IR_Low_Time」を計測します。
• ②の位置： この時間が「HEADER_Low_min」より長い場合、HEADERビットが来たと判定し「IR_Active = 1」を有効にっします。
• ②の位置以外： データビットと見なせます。しかし、「Data_Low_min」よりパルスが短い場合は、ノイズによるLOWパルスですのでエラーと判断し「IR_Active = 0」とします。
• 最後の立上り： 割込みの外、つまり Loop() 関数の中で、
  「if (IR_Active == 1 && micros() - IR_High_Time > IR_Tail_Max)  」を実行し赤外線パルスの終了を判定し、「IR_Active = 0」を実行します。
4. 赤外線パルスが「立下り」の場合： ストリーム中にいるか「IR_Active == 1」 をチェックします。
• もし、ストリーム中にある場合は、「IR_Data[IR_State] = micros() -  IR_Low_Time;」を実行しパルス幅（時間）を保存して、「IR_State++」を実行しビット位置を先に進めます。

■ 全体プログラム：
/*

Infra-red IR-remote capture program version 1.0
 by Kaz Kinoshita, Insutitute of Daiichi Technologies
 date of 2014-10-23

*/

#include <RLduino78.h>
#define LED_R 22    // LED Red is assigned to Pin 22
#define LED_G 23    // LED Green is assigned to Pin 23
#define LED_B 24    // LED Blue is assigned to Pin 24
#define LED_OFF 1   // LED turns off when LED port is set to LOW.
#define LED_ON 0    // LED turn on whrn the port is set to HIGH

#define IR_Pin 3  
// Pin 3 is set to capture infra-red remote control signal.
// Set the interrupt polarity of the pin to low-active and high-active edge senses.

#define HEADER_Low_min 8000
// The low state of IR-HEADER is about 9000 usec (micro-second).
// I specify it must be longer than 8000 usec.

#define Data_Low_min 200
// Low state of IR data bit about 500 usec..
// Noise pulses are usually 10 to 50 mic

#define IR_Tail_Max 5000
// defines the end of IR data stream

#define Max_IR_Bits 35
// Reserve enough length of bits. This IR remote has 32 bits

unsigned long IR_Low_Time = 0;    // holds IR bursting time
unsigned long IR_High_Time = 0;   // holds IR high idling time
unsigned long IR_Data[Max_IR_Bits] = {      
  0};                    // holds the bit length of each data bit by micro-sec.
unsigned long IR_Bits;   // 32 bits of IR data
byte IR_ID = 0;          // the first 8-bit of IR data.
byte IR_ID_N = 0;        // the second 8-bit of IR data, IR_ID_N = !IR_ID
byte IR_CMD = 0;         // the 3rd 8-bit of IR data
byte IR_CMD_N = 0;       // the 4th 8-bit of IR data, IR_CMD_N = !IR_CMD
int IR_Active = 0;       // when 1, the capturing IR data steam is valid
int IR_State = 0;              
// defines the bit position of IR bit stream.
// valid IR bit steam must be 0 to 32.

void Check_IR(){      // Infra-red remote signal detection interrupt
  if (digitalRead(IR_Pin) == LOW) {
    if (IR_Active == 1) {
      digitalWrite(LED_R, LED_ON);
      IR_Data[IR_State] = micros() -  IR_Low_Time;
      IR_State++;  
      if (IR_State > Max_IR_Bits - 1) IR_State = Max_IR_Bits - 1;
    }
    IR_Low_Time = micros();
    return;
  }
  else {
    digitalWrite(LED_R, LED_OFF);
    IR_High_Time = micros();
    if(micros() - IR_Low_Time < Data_Low_min){
      IR_Active = 0;
      return;
    }
    if (micros() - IR_Low_Time > HEADER_Low_min) {    // Detect the low state of HEADER
      IR_Active = 1;
      IR_State = 0;
    }
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LED_R, OUTPUT);
  pinMode(LED_G, OUTPUT);
  pinMode(LED_B, OUTPUT);
  pinMode(IR_Pin, INPUT);
  attachInterrupt(1, Check_IR, CHANGE);    // 1 sets Pin 3 for interrupt with low/high-active edges

  digitalWrite(LED_R, LED_OFF);
  digitalWrite(LED_G, LED_OFF);
  digitalWrite(LED_B, LED_OFF);
  Serial.println("Ready for capturing IR stream!");
}

void loop() {

  // Find the tail of IR bit stream
  if (IR_Active == 1 && micros() - IR_High_Time > IR_Tail_Max) {
    Serial.println("-- Pulse length of each IR-bit (micro seconds) --");
    Serial.print("bit 0 (HEADER): ");
    Serial.println(IR_Data[0]);
    IR_ID = 0;
    IR_ID_N = 0;
    IR_CMD = 0;
    IR_CMD_N = 0;  
    for (int i = 1; i <= 32; i++) {
      if (i <= 8) {
        IR_ID = IR_ID << 1;
        if ( IR_Data[i] > 1500 ) IR_ID = IR_ID | 0x01;
        else IR_ID = IR_ID & 0xFE;
      }
      if (i > 8 && i <= 16) {
        IR_ID_N = IR_ID_N << 1;
        if ( IR_Data[i] > 1500 ) IR_ID_N = IR_ID_N | 0x01;
        else IR_ID_N = IR_ID_N & 0xFE;
      }
      if (i > 16 && i <= 24) {
        IR_CMD = IR_CMD << 1;
        if ( IR_Data[i] > 1500 ) IR_CMD = IR_CMD | 0x01;
        else IR_CMD = IR_CMD & 0xFE;
      }
      if (i > 24 && i <= 32) {
        IR_CMD_N = IR_CMD_N << 1;
        if ( IR_Data[i] > 1500 ) IR_CMD_N = IR_CMD_N | 0x01;
        else IR_CMD_N = IR_CMD_N & 0xFE;
      }
      Serial.print("bit ");
      Serial.print(i);
      Serial.print(" = ");
      Serial.println(IR_Data[i]);
      IR_Data[i] = 0;              // initialize the capture data
    }
    Serial.println("-- ID Value --");
    Serial.print("ID = ");
    Serial.println(IR_ID, HEX);
    Serial.print("ID_N = ");
    Serial.println(IR_ID_N, HEX);
    if (IR_ID == byte(~IR_ID_N) ) Serial.println("No ID Error");
    else Serial.println("ID Error");
    Serial.println("--CMD Value --");
    Serial.print("CMD = ");
    Serial.println(IR_CMD, HEX);
    Serial.print("CMD_N = ");
    Serial.println(IR_CMD_N, HEX);
    if (IR_CMD == byte(~IR_CMD_N) ) Serial.println("No CMD Error");
    else Serial.println("CMD Error");

    IR_Active = 0;    // Close IR-bit decoding session and wait for the next stream
    IR_State = 0;
  }

}

■ 実行結果