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1 設計理念和原理 1．1 設計理念 隨著數字家庭等領域技術的迅速發展，在多媒體終端上的增值業務將越來越多，瀏覽網頁、搜索、短信等都需要遙控器進行輸入。但作為連接用戶和終端之間的重要外設，遙控器的設計理念還停留在模擬電視時代，體驗感較差。目前用戶輸入的解決方式是呼出終端的內置輸入法，這樣就帶來了兩個問題：一，不同廠家的終端都需要內置自己的中英文輸入法，占用資源，而且必須搭配自己的遙控器使用，通用性不高；二，用戶在輸人時必須一邊看遙控器輸入一邊看屏幕確認輸入，如果文字較多會造成頻頻抬頭和低頭的麻煩，難以忍受。基于以上缺點，本文提出將輸入法內置于遙控器的理念，在遙控器上輸入文字后再統一將文字編碼用紅外線發給終端，終端接收后將編碼譯成文字顯示在輸入區中。 1．2 紅外遙控器工作原理 遙控碼是一串二進制數字信號，通過脈沖編碼形成脈沖序列，被調制到一個固定頻率載波上，最后通過紅外發射管，以光脈沖的形式發射出去。脈沖編碼就是將“1”和“0”用一個脈沖來標識。本設計使用NEC紅外協議，用脈寬560us，周期4x560us代表二進制“1”；用脈寬560us，周期2x560us代表二進制“0”(如圖1所示，密集豎線表示38KHz載波)。 
圖1 NEC協議紅外遙控信號的調制 2 硬件設計 2．1 總體設計原則 遵循嵌入式系統高性能、低功耗、小體積的設計思想，總體設計原則是：元器件采用低功耗芯片；盡量用軟件實現硬件功能，減少器件數量；鍵盤采用中斷方式，一旦系統空閑超時立即使其進入休眠狀態，再次按鍵予以喚醒。 2．2 硬件組成 硬件組成如圖2所示。其中：主芯片為Microchip公司PIC18F系列高檔單片機66J11，性價比極高；液晶屏控制器為Sitronix公司的ST7565R，分辨率128x64；漢字點陣字庫用Atmel公司的262KB Flash制作，它和LCD與單片機的接口均為SPI接口；鍵盤有49個按鍵．采用7x7矩陣方式，7根行線連到單片機B口的RBI～RB7外部中斷腳，列線連到單片機的E口的RE1-RE7，作為數字輸出口。
圖2 基于PIC單片機的紅外遙控器硬件組成 3 軟件設計 3．1 系統運行流程 遙控器無開關機過程，因此放入電池時系統硬件即初始化，進入休眠。按鍵中斷時，進入主程序，系統運行流程如圖3所示，分為兩種模式：普通遙控和文本輸入。單片機內部的看門狗負責對空閑狀態(沒有鍵被按下)計時，超時后系統復位重新進入休眠狀態。
圖3 系統運行流程圖 3．2 功耗管理設計 PIC18F系列器件提供了三種主要的工作模式：運行模式、空閑模式和休眠模式，實際中只使用運行模式和休眠模式。根據遙控器的運行流程，看門狗(WDT：Watchdog Timer)負責實現空閑時間的計時。4ms的WDT超時溢出周期與16位的后分頻比值相乘。可以通過在MPLAB IDE中配置寄存器2H中的WDTPS位控制一個多路開關以對WDT后分頻器的輸出進行選擇，可獲得的超時溢出周期范圍為4ms至135秒(2．25分鐘)。在代碼中需要在每次按鍵后喂狗，保證看門狗重新計時。 3．3 驅動程序設計 3．3．1 鍵盤驅動 PIC單片機的B口是外部中斷口，有四個INT中斷和四個KBI中斷。本設計將RB0留做擴展備用，RBl/INTl、RB2/INT2和RB3/INT3都設置為下降沿觸發中斷；KBl4個口(RB4-RB7)為電平變化中斷(雙沿)，在程序里只對下降沿中斷有處理。 按鍵掃描采取行列掃描方式獲取鍵值。配置行線均弱上拉，列線均輸出為0；當有鍵(行列交叉點)按下時，此鍵所在行線即出現下降沿；進入中斷處理后，依次令每根列線輸出為0，其余為1，掃描行線看哪根行線輸入為0，從而得到按鍵的位置。 3．3．2 SPI驅動 PIC單片機有兩個主控同步串行端口模塊，它們都可以用軟件配置為SPI方式，使用非常方便．數據讀寫只需讀寫其緩存即可，不需要像51單片機那樣模擬時序。本設計使用了兩個SPI接口器件：LCD和FLASH字庫，他們是從設備，單片機是主設備。在配置好與SPI時鐘頻率等有關的寄存器后，主從設備就可以通信了。當主設備從從設備讀數據時，SSPxlF(x=1，2)標志寄存器為0說明正在接收數據，為1時說明已收到一個字節；當主設備往從設備寫數據時，SSPxlF為1說明已發完—個字節。 3．3．3 PWM驅動 發射用的紅外載波口』用標準脈寬捌制模塊(PWM)來實現，載波頻率是38KHz，因此PWM的周期就是1/38KHz，PWM周期的計算公式是： PWM周期=[(_PR2)+1]．4．TOSC(TMR2預分頻值)． 本設計中晶振是12MHz．即TOSC=1/12MHz，經過計算，PR2寄存器設置為78。TMR2預分頻值為1可得到頻率為38Km的方波。 也可以設置方波的占空比為1：3來減小功耗，占空比有10位，寄存器CCPRxL保存占空比高8位，CCPxCON<5：4>保存低2位。CCPRxL：CCPxCON<5：4>代表這個10位值。計算占空比的公式是： PWM占空比=(CCPRxL：CCPxCON<5：4>)．TOSC．(TMR2預分頻值) 設置好頻率和占空比．開啟PWM功能，TMR2(定時器2)開始計時，PWM輸出高電平，計時到周期的1，3時PWM輸出低電平，計時到一個周期時PWM重新開始另一個周期，TMR2從0開始計時。所以要停止載波的輸出很簡單，只需令占空比為0或TMR2停止計時。因此，很容易就可得到圖1所示的輸出。 3．4 輸入法設計 3．4．1 功能 用遙控器輸入中英文、數字、符號，功能類似于手機短信，其中中文輸入是類似手機T9輸入法的拼音輸入法，英文輸入法是只需按兩次鍵(第一次調出候選字符，第二次選擇字符)即可輸入一個字母。按“輸入法”鍵從遙控模式切換進輸入模式，操作同手機，“切換鍵”用來切換中/英輸入，“1”用來輸入標點，“0”用來呼出數字輸入法。輸入完畢按“發射鍵”發射LCD上所有文字的編碼，漢字是機內碼，英文、數字及符號是ASCII碼。如果想回到遙控模式，再次按“輸入法”鍵。 3．4．2 拼音輸入法設計原理 拼音輸入法是本設計的核心內容，它負責將鍵盤輸入的數字序列轉換為漢字，漢字的搜索采用查表算法。拼音輸入法大體可以分為兩個步驟：把數字序列轉換為拼音編碼，然后搜索到該拼音編碼對應的漢字編碼。選中的漢字將顯示在LCD的文本區，其編碼記錄在待發射的文本數組中。 3．4．3 索引表的重要結構體 1．拼音編碼以索引表的形式保存在PY_Index．h中，每個拼音編碼的數據結構為： eonst struct T9PY_IDX { const unsigned char *t9：//按鍵數字序列 const unsigned char *PY：//拼音編碼字符串 coast unsigned char *pY_mb；//該拼音對應的漢字碼表地址 }； 所有的拼音編碼組成一個數組常量T9PY_index[]，每個拼音編碼作為數組中的一個元素存在，如：const struct T9PY_IDX PY_index[]{"9468"、 "zhou"，PY_mb_zhou}， 2. 拼音輸入法拼音組合查詢碼表，T9數字字母索引結構如下： const struct PY_arrange { cormt unsigned char *nums； const unsigned char *arra； }； 例如：const struct PY_arrange PY_arr []={"726"，"pan pao ran rao san sao"} 3．漢字碼表舉例： const unsigned char PY_mb_zhou[]={"舟周州洲謅粥軸肘帚咒皺宙晝驟⋯⋯"} 3．4．4 漢字字模庫的使用 漢字的顯示在LCD上用點陣來表示：有筆劃(I)、無筆劃(O)。描述點陣信息的二進制代碼集稱為字模，所有點陣信息就組成了字模庫。GB2312—80規定了漢字的信息交換碼，簡稱國標碼，其用兩個字節代碼來表示一個漢字。微機中還有區位碼和機內碼兩個概念，區、位各94(1-94)，用先區后位的兩個2位十進制數表示；機內碼是計算機內部存儲漢字的代碼。 在本設計中，每個漢字的顯示采用16x16圖形點陣方式顯示，在UCDOS等漢字操作系統中可以找到HZK16．DAT二進制文件，這是一個標準的16x16點陣的字模庫。以94個漢字為一組。共87組，8178個字。以16x16點陣的漢字計算，每個漢字實際占用的空間為32Bytes，總容量為8178x32=262KB，用燒片器將HZK16．DAT燒進FLASH中。 以漢字“電”為例，其機內碼為OxB5E7，在單片機系統中需要的是其在存儲器中的絕對位置，則需要先將其轉換為區位碼。總結公式為： ((機內碼的高位字節-OxA1)x94 + 機內碼的低位字節 - 0xAl)x32 那么“電”在字庫中的地址就是((OxB5-OxAl)x94+0xE7-0xAl)x32。AT45DB021B是分頁存儲的，每頁有264Bytes，所以上述地址除以264的商是指定對哪一頁讀取，余數指定從這一頁的哪一字節開始讀取。 4 結束語 未來的多媒體終端給消費者帶來的是集信息、娛樂、學習、購物于一體的享受。此遙控器通用性強，應用范圍廣，可支持搜索、短信等多種增值業務，帶給用戶革命性的體驗感。遙控器BOM成本不到100元，普通遙控器為20元，差價80元，如果用于高端VOD業務的捆綁銷售．假設包月資費為20元，僅用不到4個月就可收回投資，經濟效益極好，市場潛力巨大。 本文作者創新點：針對多媒體終端輸入中用戶體驗較差等缺點，介紹了一種可向終端發送文本信息的新型紅外遙控器，給出了基于PIC8位單片機實現的解決方案，其設計理念比較符合數字家庭領域未來發展的方向，有一定的借鑒意義。 作者：周海泉，倪宏 來源：《微計算機信息》(嵌入式與soc)2009年第1-2期 |
