Radiowy przedłużacz pilotów
P R O J E K T Y
Radiowy przedłużacz
pilotów, część 2
AVT-559
Pomysł budowy
�przedłułacza� zrodził si�,
gdy autor, utrudzony
całodzienną pracą, musiał
wstaĘ z wygodnego fotela
stojącego przed komputerem
(słułącym w tym przypadku
jako odbiornik - monitor
telewizyjny) i p�jśĘ do
sąsiedniego pokoju, aby
zmieniĘ kanał w tunerze
satelitarnym.
Rekomendacje: przyda si�
Kodowanie sygnał�w
na pewno, jeśli zachodzi
w standardzie RC5
potrzeba zdalnego
Gł�wnym zadaniem przemien-
(z sąsiednich pomieszcze�)
nika RF-IR jest wygenerowanie
przełączania urządze�
odpowiedniego ciągu impuls�w
sterowanych pilotem.
skorelowanych czasowo, zawiera- wych odpowiednim zmiennym
jących pełną informacj� w stan- i uruchomieniu licznika T1 (bit
dardzie RC5 (nadanie rozkazu TR1), czyli naleły wykonaĘ nast�-
RC5). Zadanie to realizuje funkcja pującą sekwencj� polece�:
pokazana na list. 3. bitcnt=0; p_out=0; hlf=1;
Jest to funkcja obsługi prze- TR1=1;
rwania z licznika T1. Licznik pra- // while (TR1);
cuje r�wnieł w trybie 1. Przerwa- przy czym zmienna rc5code po-
nie od tego licznika generowane winna zawieraĘ kompletny kod
jest co ok. 890�s (nadanie odpo- rozkazu RC5 (wszystkie 14 bit�w).
wiednich wartości zmiennym TL1 Przed uruchomieniem licznika T1
i TH1), czyli tyle ile wynosi po- mołe byĘ teł wskazane zabronie-
łowa czasu trwania bitu w stan- nie przyjmowania innych prze-
dardzie RC5. Wykorzystano tu rwa� (np. przerwania zewn�trzne-
klasyczny algorytm działający go). Po zako�czeniu wysyłania
zgodnie z definicją, czyli genero- rozkazu RC5 funkcja automatycz-
wanie odpowiedniego zbocza (na- nie zatrzymuje licznik T1 i ten
rastającego lub opadającego) fakt mołna wykorzystaĘ (stan bitu
w połowie czasu trwania bitu - TR1) w celu określenia w progra-
w zalełności od wartości logicz- mie zako�czenia nadawania roz-
nej bitu przeznaczonego do zako-
List. 3. Funkcja generowania ciągu
dowania.
impulsów w standardzie RC5
Funkcja komunikuje si� z pro-
void int_t1(void) interrupt 3 using 1
gramem gł�wnym (innymi funk-
{
TL1=132; TH1=252;
cjami) poprzez nast�pujące zmien-
out=p_out;
if(hlf)
ne zewn�trzne:
{ val=(rc5code&0x2000)?1:0;
if(val) p_out=0; else p_out=1;
bit p_out,hlf,val;
hlf=0; rc5code<<=1; bitcnt++;
char bitcnt; if(bitcnt>14) p_out=0;
}
unsigned int rc5code;
else
{ if(val) p_out=1; else p_out=0;
Inicjowanie transmisji kodu
hlf=1;
if(bitcnt>14) { p_out=0; TR1=0; }
RC5 z własnego programu polega
}
}
na nadaniu wartości początko-
Elektronika Praktyczna 3/2004
43
Radiowy przedłużacz pilotów
Rys. 5. Budowa anten
zastosowanych w przedłużaczu
kazu - np. w spos�b pokazany na
list. 3 (instrukcja while w linii
stanowiącej komentarz).
Dla obu pokazanych wyłej lis-
Rys. 6. Przetwarzanie danych w odbiorniku
ting�w zmienne bitowe in oraz
out odnoszą si� bezpośrednio do ka przewodu o długości określonej lecontrolli). Na schemacie widocz-
odpowiednich port�w mikrokont- przybliłonym wzorem [7]: 7500/ ne są dwa typy filtr�w, kt�rych
rolera i ich definicja dla schema- f, gdzie f jest cz�stotliwością parametry są istotne ze wzgl�du
t�w z rysunk�w 1 i 2 powinna byĘ pracy anteny w MHz, a długośĘ na wyb�r sposobu kodowania
nast�pująca: podana jest w centymetrach. Dla przesyłanych danych. Pierwszy
sbit in=P3^2; cz�stotliwości 433.92 długośĘ ta z filtr�w jest filtrem dolnoprze-
sbit out=P1^7; powinna wynosiĘ około 17,3mm. pustowym, kt�ry ogranicza szyb-
Na rys. 6 przedstawiono sche- kośĘ przesyłania danych, jak teł
Radiowa transmisja mat toru przetwarzania danych w spos�b istotny wpływa na za-
danych w odbiorniku radiowym - typowy si�g transmisji. Jak łatwo zauwa-
Jako elementy toru radiowego dla wi�kszości system�w radioko- łyĘ, wyst�puje tu pewien kompro-
(nadajnik, odbiornik) wykorzystano munikacyjnych [10] (w tym r�w- mis pomi�dzy zasi�giem a szyb-
gotowe, stosunkowo tanie i łatwo nieł dla zastosowanego w projek- kością przesyłanych danych. Og�l-
dost�pne, hybrydowe moduły firmy cie odbiornika RR3 - co wykazała nie m�wiąc, przesyłając dane wol-
Telecontrolli. Niestety na swoich juł wst�pna analiza obwod�w niej (w�łsze pasmo filtru DP),
stronach internetowych firma za- zawartych na płytce odbiornika, mołna uzyskaĘ wi�kszy zasi�g
mieszcza bardzo skromną informa- jak i na podstawie informacji za- przy stałej mocy nadajnika (mniej-
cj� na temat produkowanych przez wartych w dokumentacji firmy Te- sze pasmo przepustowe filtru -
siebie moduł�w, stąd wi�kszośĘ
List. 4. Funkcja dekodowania danych z odbiornika radiowego
informacji zaczerpni�to z not apli-
void int_ext0(void) interrupt 0 using 2
kacyjnych firmy RFM [9,10].
{
unsigned int tmp;
Jako anteny dla przemienni-
char p_th,state,cntbyte;
bit p_in,c_in;
k�w zastosowano [7,8] w �skr�-
TL0=TL1=0; TH0=TH1=0; TR1=1;ET1=0;
conej� wersji anteny ĘwierĘfalo-
tmp=0; cntbit=1; state=0; cntbyte=0;
we. Anteny takie buduje si�, do-
for(;;)
dając indukcyjnośĘ w pobliłu pod- {
p_in=in;
stawy (kompensacja reaktancji po- while(p_in==in) if (TH0>8) return;
jemnościowej) anteny. Praktycznie
//Poniżej kod odpowiedzialny za ignorowanie krótkich impulsów
p_th=TH0; TL0=0; TH0=0;
polega to na uformowaniu w po-
while(p_in!=in) if(TH0>1) break;
if(p_in==in) { TL0=TL1; TH0=TH1; continue; }
staci cewki cz�ści odcinka prze-
else { TL1=TL0; TH1=TH0; }
wodu tworzącego anten� (rys. 5).
c_in=in;
DługośĘ odcinka od podstawy an-
switch(state)
teny do początku uformowanych
{
case 0:
zwoj�w cewki powinna wynosiĘ
if(!p_in&&c_in&&p_th>2&&p_th<5) state=1;
else
15,2mm. DługośĘ samej cewki,
if(!p_in&&c_in&&p_th>4&&p_th<8)
{ state=2; tmp<<=1; cntbit++; }
liczącej 15 zwoj�w nawini�tych
else return;
break;
na średnicy 2,6mm, powinna wy-
case 1:
nosiĘ 11,4mm. Cała antena winna if(p_in&&!c_in&&p_th>2&&p_th<5)
{ state=0; tmp<<=1; tmp|=1; cntbit++; }
mieĘ długośĘ około 84mm [11].
else return;
break;
Jako materiał na anten� naleły
case 2:
if(p_in&&!c_in&&p_th>4&&p_th<8)
zastosowaĘ izolowany przew�d
{ state=0; tmp<<=1; tmp|=1; cntbit++; }
else
(najlepiej srebrzank�) 22AWG
if(p_in&&!c_in&&p_th>2&&p_th<5) state=3;
else return;
(średnica 0,64mm). Tak zbudo-
break;
wana antena ma nieco tylko case 3:
if(!p_in&&c_in&&p_th>2&&p_th<5)
mniejszy zysk energetyczny
{ state=2; tmp<<=1; cntbit++; }
else return;
(3..4dB) w por�wnaniu ze zwykłą
break;
anteną ĘwierĘfalową, jednak cha-
}
if(cntbit>=8) { cntbit=0; buf[cntbyte]=tmp; tmp=0; cntbyte++; }
rakteryzuje si� ok. połow� mniej-
if (cntbyte>=MAXBYTE)
{ TR1=0; ET1=1; EX0=1; rdy=1;
szymi rozmiarami. Mołna teł
return;
zastosowaĘ klasyczną anten� }
}
ĘwierĘfalową, zbudowaną z odcin- }
Elektronika Praktyczna 3/2004
44
Radiowy przedłużacz pilotów
List. 5. Funkcja obliczająca CRC
void crc_update(unsigned char x)
{
unsigned char tmp,f,i;
f=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
tmp=CRC; CRC=(CRC>>1)&0x73;
Rys. 7. Algorytm wyliczania CRC CRC|=(((tmp&0x01)^((x&f)?0x01:0))?
((tmp^0x18)>>1)|0x80:tmp>>1)&0x8c;
f<<=1;
wi�ksza wartośĘ wsp�łczynnika zeru logicznemu - zmiana pozio-
}
}
sygnał-szum - mołliwośĘ odbioru mu sygnału w połowie taktu z nis-
słabszych sygnał�w) i na odwr�t. kiego na wysoki (a wi�c analo-
Drugi z filtr�w, przez kt�ry prze- gicznie jak dla kodowania w stan- charakterystyczne dla standardu
chodzi sygnał, jest filtrem g�rno- dardzie RC5). Z zachowaniem RC5: minimalna szerokośĘ impulsu
przepustowym utworzonym przez r�wnowagi składowej stałej wiąłe (przerwy) r�wna 890�s, co daje
kondensator sprz�gający (sprz�łe- si� potrzeba ograniczenia liczby maksymalną cz�stotliwośĘ około
nie zmiennoprądowe). kodowanych bit�w jako �1� (lub 561 Hz, a wi�c znacznie poniłej
Aby informacja mogła byĘ bez �0�), wyst�pujących tuł po sobie. cz�stotliwości granicznej.
przeszk�d przesłana przez te dwa Kod Manchester r�wnieł tutaj Na list. 4 zamieszczono kod
filtry, bardzo istotny jest właści- sprawdza si� doskonale (chociał funkcji w j�zyku C dekodującej da-
wy wyb�r sposobu kodowania jego wadą jest podwojenie liczby ne z toru odbiornika radiowego.
danych. Naleły zwr�ciĘ uwag� na impuls�w potrzebnych do przesła- Kod jest analogiczny jak w przypad-
minimalną szerokośĘ impulsu (lub nia danego komunikatu). ku funkcji dekodowania danych
przerwy mi�dzy impulsami), kt�ra Innym wałnym problemem jest w standardzie RC5 (wykorzystano
musi byĘ dostosowana do szero- właściwy dob�r wartości progowej ten sam algorytm oparty na grafie
kości pasma filtru dolnoprzepus- napi�cia dla układu formowania przejśĘ z rys. 4). Funkcja odbiera
towego, jak r�wnieł na maksymal- danych (komparatora). Ustawienie liczb� bajt�w określoną przez stałą
ną szerokośĘ impulsu (przerwy), wartości tego napi�cia (�r�dło na- symboliczną MAXBYTE, umieszcza-
kt�ra z kolei musi pozostawaĘ pi�ciowe na rysunku 5) wi�kszej jąc je kolejno w tablicy znakowej
w odpowiedniej relacji do stałej od zera powoduje aktywowanie o nazwie buf. W funkcji zawarto
czasowej wyznaczonej przez kon- blokady szum�w. Zbyt mała war- fragmenty kodu. dzi�ki kt�remu są
densator sprz�gający wraz z pozo- tośĘ tego napi�cia sprawia, łe ignorowane w analizowanym sygna-
stałą cz�ścią obwodu. Ze wzgl�du szumy o odpowiednio dułej amp- le z odbiornika radiowego kr�tkie
na zmiennoprądowe sprz�łenie litudzie przenoszą si� na wyjście impulsy (poniłej 512�s), b�dące
sygnału bardzo istotne jest, aby w postaci kr�tkich, szpilkowych wynikiem interferencji radiowych
spos�b kodowania danych zapew- impuls�w. W�wczas prawidłowe lub szum�w (wykorzystano tutaj
niał właściwe zr�wnowałenie odtworzenie sygnału ułytecznego obydwa liczniki sprz�towe T0 i T1
składowej stałej. Czyli najlepiej wymaga specjalnych zabieg�w ze pracujące wsp�łbiełnie). Ułyciefun-
aby kodowany sygnał miał war- strony oprogramowania. Z kolei kcji we własnym programie jest ana-
tośĘ logiczną �1� przez 50% cza- zbyt duła wartośĘ tego napi�cia logiczne jak opisano to przy okazji
su i wartośĘ �0� przez pozostałe powoduje zmniejszenie czułości dekodowania danych w standardzie
50% czasu. Zr�wnowałenie skła- odbiornika r�wnieł dla sygnału RC5. R�wnieł funkcja, kt�ra pozwa-
dowej stałej mołe byĘ osiągni�te ułytecznego. W zastosowanym od- la zakodowaĘ dane dla nadajnika
na wiele sposob�w. Jednym z naj- biorniku hybrydowym napi�cie to radiowego, jest identyczna jak
popularniejszych jest wykorzysta- jest ustalone przez producenta, w przypadku standardu RC5, stąd
nie kodu Manchester, w kt�rym zwalniając tym samym ułytkowni- teł nie ma potrzeby zamieszczania
bity są kodowane bifazowo - ka od konieczności jego doboru. jej w całości.
jedynce logicznej odpowiada zmia- Biorąc pod uwag� powyłsze DługośĘ całego transmitowanego
na poziomu sygnału w połowie zalełności, wybrano spos�b kodo- pakietu danych z przemiennika IR-
taktu z wysokiego na niski, zaś wania danych identyczny jak RF do przemiennika RF-IR wynosi
w przypadku standardu RC5. Za- 32 bity (4 bajty). Pierwsze 8 bit�w
chowano teł identyczną szybkośĘ stanowi preambuł� (sekwencja roz-
przesyłanych danych. Poniewał nie biegowa zawszer�wna 11001010(2)).
dysponowano szczeg�łowymi dany-
mi odnośnie pasma przenoszenia
filtru dolnoprzepustowego odbior-
nika RR3 ani wartością stałej cza-
sowej filtru g�rnoprzepustowego,
zatem oszacowania minimalnej
i maksymalnej szerokości impulsu
były dośĘ trudne do przeprowadze-
nia. Znana była jedynie graniczna
szybkośĘ odbieranych danych wy-
nosząca dla odbiornika RR3 -
2 kHz. Przyj�to wi�c za zadowala-
Rys. 8. Rozmieszczenie elementów Rys. 9. Rozmieszczenie elementów
jące parametry transmisji danych
na płytce konwertera radio->RC5 na płytce konwertera RC5->radio
Elektronika Praktyczna 3/2004
45
Radiowy przedłużacz pilotów
Kolejne 16 bit�w, z kt�rych istotne Radiowy przedłułacz pilot�w [5] RT4 Radio Transmitter Mo-
jest tylko 14 bit�w mniej mołna w spos�b bardzo prosty, dule with SAW Resonator and
znaczących,stanowi kompletny kod poprzez niewielką modyfikacj� op- External Antenna, Telecontrolli
polecenia RC5. Ostatnie 8 bit�w rogramowania, rozbudowaĘ np. Datasheet, http://www.telecont-
jest sumą kontrolną CRC. Według o funkcj� akceptującą na wejściu rolli.com
[9] zaleca si� stosowanie 16-bitowej dowolnego pilota RC5 (o dowol- [6] RR3 Super Regenerative
sumy kontrolnej opartej na standar- nym lub wcześniej ustalonym ad- Radio Receiver With Laser Trim-
dzie X.25 (ISO3309), jednak ponie- resie urządzenia RC5), jak r�w- med Inductor, Telecontrolli
wał w rozwałanym przypadku pa- nieł mołliwa jest opcja zamiany Datasheet, http://www.telecont-
kiet danych miał bardzo niewielką kod�w rozkaz�w, adres�w urzą- rolli.com
długośĘ, dlatego przyj�to za wystar- dzenia RC5 itd. [7] Smith K., Antennas for Low
czające zastosowanie 8-bitowego Zbigniew Hajduk Power Applications, RFM Ap-
CRC, liczonego według wielomianu plication Note AN36.
x8+x5+x4+1, typowego dla układ�w Literatura: [8] Evjen P. M., SRD Antennas,
pracujących z jednoprzewodową [1] Knowledge Base, Philips RC- Chipcon Application Note AN003.
magistralą firmy Dallas/Maxim. 5 Protocol, http://www.xs4all.nl/ [9] ASH Transceiver Desig-
Na rys. 7 pokazano spos�b ~sbp/knowledge/ir/rc5.htm ners Guide, RFM Application
wyliczania wielomianu CRC, zaczer- [2] Biały R., Programowe deko- Note.
pni�ty wprost z dokumentacji firmy dowanie sygnał�w zdalnego ste- [10] ASH Transceiver Software
Dallas/Maxim. Na list. 5 przedsta- rowania, Elektronika Praktyczna Designer's Guide, RFM Applica-
wiono jedną z wielu mołliwych 12/2002, strony 95-98. tion Note.
implementacji tego algorytmu w j�- [3] An Efficient Algorithm for [11] Virtual Wire Development
zyku C, zastosowaną w projekcie. Decoding RC5 Remote Control Kit Manual for DR1300-DK, RFM
Funkcja wykorzystuje zewn�t- Signals, http://www.clearwater.- Application Note.
rzną (globalną) zmienną znakową com.au/pcm-9574/rc5/rc5.html
CRC, przechowującą biełącą war- [4] Putzger J., Decoding IR Re- Wzory płytek drukowanych w for-
tośĘ wielomianu. Funkcja aktua- mote Controls, http://www.ee.- macie PDF są dost�pne w Internecie
lizuje CRC od razu dla całego washington.edu/circuit_archive/ pod adresem: pcb.ep.com.pl oraz na
bajtu (8-bitowy argument funkcji). text/ir_decode.txt płycie CD-EP4/2004B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 3/2004
46