Анализ протоколов работы пультов ДУ

При создании HTPC одним из вопросов является способ управления оболочкой. Думаю, не стоит рассказывать о том, что традиционные устройства ввода — клавиатура и мышь не подходят для данной задачи. Гораздо удобнее управлять HTPC так же как и другой бытовой электроникой — с помощью ПДУ. Чаще всего используются ПДУ от DVD-плееров и аналогичной техники совместно с LIRC / WinLIRC, или Windows MCE-совместимые пульты с USB-приемниками, коих полно в китайских интернет-магазинах. Такие ПДУ эмулируют usb-hid клавиатуру (и иногда мышь). У этих пультов есть существенный недостаток — если материнская плата и BIOS не поддерживают включение питания и пробуждение от usb-устройств, то с помощью такого пульта можно будет управлять устройством, выключать его, но включить не выйдет. С этим недостатком я и решил бороться. Для своего HTPC я выбрал материнскую плату Intel D2700MUD. Как позже выяснилось — опрометчиво, поскольку встроенный видеоконтроллер GMA 3650, основанный на PowerVR, полностью поддерживается только в 32-битных Windows, а в Linux поддержка очень ограничена — не работает аппаратное декодирование видео. Но меня устраивает работа HTPC под управлением Windows 7 Home Basic. Также эта плата не умеет пробуждаться по сигналу от USB-клавиатуры.

Также у меня уже был пульт (Philips 2422 549 01930), который мне показался подходящим. Но WinLIRC с ним работал крайне нестабильно. Видимо, использовался какой-то необычный протокол.

Первая мысль была такой — подключить к Arduino IR-приемник, питание взять от шины 5VSB блока питания HTPC, а включение питания (и выключение) осуществлять с помощью имитации замыкания пинов на материнской плате, к которым подключается кнопка включения питания, а остальные команды передавать через RS-232. Но Arduino слишком дорога и занимает много места в и без того небольшом корпусе. Поэтому я решил обойтись дешёвым микроконтроллером ATMega8, в который можно зашить бутлоадер Arduino и программировать его как Arduino NG.

Для Arduino существует неплохая библиотека для работы с инфракрасными ПДУ — IRRemote, но она не работает с Arduino NG — не хватает памяти. К тому же, мне не удалось заставить эту библиотеку понимать мой пульт даже на Arduino UNO. Как я писал выше, LIRC (и WinLIRC) не очень хорошо работали с этим пультом — часто пропускали нажатия кнопок, иногда неверно определяли нажатую клавишу. Сам пульт работал исправно — с «родным» DVD-плейером проблем не возникало. Поиски информации о протоколе для этого пульта ничего не дали, так что я решил разобраться с ним самостоятельно.

Для этого мне понадобился осциллограф, но его под руками не оказалось, да и взять было негде. Но в случае с сигналами ПДУ вполне подходит линейный вход звуковой карты. К нему я подключил инфракрасный приёмник TSOP 31236.

Далее с помощью любого аудиоредактора можно записать входной сигнал и проанализировать:

Сначала идет длинная посылка, необходимая для установки уровня автоматической регулировки усиления в приёмнике. Затем следуют импульсы различной длины. Я написав промежуточный скетч для Arduino, который определял время между фронтами импульсов в микросекундах и выводил их в терминал через RS232. Полученные данные я загрузил в Excel:

Когда я только начал изучать протокол, моей главной ошибкой было то, что я считал длительности самих импульсов, но игнорировал длительность интервалов между ними. После того, как я начал считать интервалы между фронтами все встало на свои места. Как видно, большинство импульсов интервалов между фронтами имеют длительности в пределах 350-550 мкс и 700-1000 мкс. Значит так обозначаются значения передаваемых битов — «0» и «1». В протоколе ПДУ используется toggle-бит. Это означает что при нескольких последовательных нажатиях одной и той же клавиши на пульте, в коде будет меняться один бит (иногда несколько). В моем случае toggle-бит имеет необычную длительность — 1200-1400 мкс. К тому же число фронтов в «четных» и «нечетных» посылках отличается. Позже я пришёл к выводу, что интервал 1200-1400 мкс это сумма их двух битов с одинаковым уровнем, но различной длительностью (400+800). В коде я такую посылку обозначил как последовательность из двух бит — «01». Тогда количество бит на выходе стало постоянным.

Затем я написал скетч, который считал время между изменениями уровня на входе и выводил полученное число в uart. С помощью несложной отладки я добился стабильности определения кодов, добавил сложение с маской для игнорирования toggle-бита (у меня не было функций, в которых он пригодился бы). Потом я жестко закодил функцию, чтобы при получении кода кнопки «Power» микроконтроллер прижимал к земле один из «цифровых» пинов Arduino (в моем случае — 12).

А дальше приложение EventGhost считывает коды из порта RS-232 и «дёргает за ниточки» всем известной оболочки XBMC. Настройка того и другого индивидуальна и в то же время проста, поэтому не заслуживает внимания.