Linux红外驱动重点解析

 [[400687]]

红外遥控是我们经常见到的一种无线收发设备，比如电视遥控，空调遥控，现在电视遥控有些慢慢变成了蓝牙装置。昨天是在知识星球里面看到有人提问，今天来解析一份网友写的驱动程序。

调试红外需要注意几个细节

1、我们发射的遥控器用肉眼是看不到的，需要拿相机来观察。

2、红外接收管和普通的二极管不同，如果用错物料也是不行的。

1.NEC协议无线传输数据原理

NEC协议的特征： 

1、8位地址和8位指令长度； 

2、地址和命令两次传输；（确保可靠性） 

3、PWM脉冲宽度调制，以发射红外载波的占空比代表“0”和“1”； 

4、载波频率为38KHz 

5、位时间为1.125ms和2.25ms 

NEC码位的定义：一个脉冲对应560us的连续载波，一个逻辑1传输需要2.25ms（560us脉冲+1680us低电平），一个逻辑0的 传输需要1.125ms（560us脉冲+560us低电平）。

而遥控接收头在收到脉冲时为低电平，在没有收到脉冲时为高电平，因此， 我们在接收头端收到的信号为：逻辑1应该是560us低+1680us高，逻辑0应该是560us低+560us高。

如下图：

硬件

2. Linux下的驱动接收程序

参考原文：

https://blog.csdn.net/wllw7176/article/details/110506677

两个驱动文件 

gpio-ir-recv.c  
/* Copyright (c) 2012, Code Aurora Forum. All rights reserved.  
 *  
 * This program is free software; you can redistribute it and/or modify  
 * it under the terms of the GNU General Public License version 2 and  
 * only version 2 as published by the Free Software Foundation.  
 *  
 * This program is distributed in the hope that it will be useful,  
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of  
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the  
 * GNU General Public License for more details.  
 */ 
#include <linux/kernel.h>  
#include <linux/init.h>  
#include <linux/module.h>  
#include <linux/interrupt.h>  
#include <linux/gpio.h>  
#include <linux/slab.h>  
#include <linux/of.h>  
#include <linux/of_gpio.h>  
#include <linux/platform_device.h>  
#include <linux/irq.h>  
#include <media/rc-core.h>  
#include <media/gpio-ir-recv.h>  
#define GPIO_IR_DRIVER_NAME "gpio-rc-recv"  
#define GPIO_IR_DEVICE_NAME "gpio_ir_recv"  
struct gpio_rc_dev {  
 struct rc_dev *rcdev;  
 int gpio_nr;  
 bool active_low;  
};  
#ifdef CONFIG_OF  
/*  
 * Translate OpenFirmware node properties into platform_data  
 */  
static int gpio_ir_recv_get_devtree_pdata(struct device *dev,  
      struct gpio_ir_recv_platform_data *pdata)  
{  
 struct device_node *np = dev->of_node;  
 enum of_gpio_flags flags;  
 int gpio;  
 gpio = of_get_gpio_flags(np, 0, &flags);  
 if (gpio < 0) {  
  if (gpio != -EPROBE_DEFER)  
   dev_err(dev, "Failed to get gpio flags (%d)\n", gpio);  
  return gpio;  
 }  
 pdata->gpiogpio_nr = gpio;  
 pdata->active_low = (flags & OF_GPIO_ACTIVE_LOW);  
 /* probe() takes care of map_name == NULL or allowed_protos == 0 */  
 pdata->map_name = of_get_property(np, "linux,rc-map-name", NULL);  
 pdata->allowed_protos = 0;  
 return 0;  
}  
static const struct of_device_id gpio_ir_recv_of_match[] = {  
 { .compatible = "gpio-ir-receiver", },  
 { },  
};  
MODULE_DEVICE_TABLE(of, gpio_ir_recv_of_match); 
#else /* !CONFIG_OF */  
#define gpio_ir_recv_get_devtree_pdata(dev, pdata) (-ENOSYS)  
#endif  
static irqreturn_t gpio_ir_recv_irq(int irq, void *dev_id) 
{  
 struct gpio_rc_dev *gpio_dev = dev_id;  
 int gval;  
 int rc = 0;  
 enum raw_event_type type = IR_SPACE;  
 gval = gpio_get_value(gpio_dev->gpio_nr);  
 if (gval < 0)  
  goto err_get_value;  
 if (gpio_dev->active_low)  
  gval = !gval;  
 if (gval == 1)  
  type = IR_PULSE;  
 rc = ir_raw_event_store_edge(gpio_dev->rcdev, type);  
 if (rc < 0)  
  goto err_get_value;  
 ir_raw_event_handle(gpio_dev->rcdev);  
err_get_value:  
 return IRQ_HANDLED;  
}  
static int gpio_ir_recv_probe(struct platform_device *pdev)  
{  
 struct gpio_rc_dev *gpio_dev;  
 struct rc_dev *rcdev;  
 const struct gpio_ir_recv_platform_data *pdata =  
     pdev->dev.platform_data;  
 int rc;  
 if (pdev->dev.of_node) {  
  struct gpio_ir_recv_platform_data *dtpdata =  
   devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*dtpdata), GFP_KERNEL);  
  if (!dtpdata)  
   return -ENOMEM;  
  rc = gpio_ir_recv_get_devtree_pdata(&pdev->dev, dtpdata);  
  if (rc)  
   return rc;  
  pdata = dtpdata;  
 }  
 if (!pdata)  
  return -EINVAL;  
 if (pdata->gpio_nr < 0)  
  return -EINVAL;  
 gpio_dev = kzalloc(sizeof(struct gpio_rc_dev), GFP_KERNEL);  
 if (!gpio_dev)  
  return -ENOMEM;  
 rcdev = rc_allocate_device();  
 if (!rcdev) {  
  rc = -ENOMEM;  
  goto err_allocate_device;  
 }  
 rcdev->priv = gpio_dev;  
 rcdev->driver_type = RC_DRIVER_IR_RAW;  
 rcdev->input_name = GPIO_IR_DEVICE_NAME;  
 rcdev->input_phys = GPIO_IR_DEVICE_NAME "/input0";  
 rcdev->input_id.bustype = BUS_HOST;  
 rcdev->input_id.vendor = 0x0001;  
 rcdev->input_id.product = 0x0001;  
 rcdev->input_id.version = 0x0100;  
 rcdev->dev.parent = &pdev->dev;  
 rcdev->driver_name = GPIO_IR_DRIVER_NAME;  
 if (pdata->allowed_protos)  
  rcdev->allowed_protocols = pdata->allowed_protos;  
 else  
  rcdev->allowed_protocols = RC_BIT_ALL;  
 rcdev->map_name = pdata->map_name ?: RC_MAP_EMPTY;   
 gpio_dev->rcdevrcdev = rcdev;  
 gpio_dev->gpio_nr = pdata->gpio_nr;  
 gpio_dev->active_low = pdata->active_low;  
 rc = gpio_request(pdata->gpio_nr, "gpio-ir-recv");  
 if (rc < 0)  
  goto err_gpio_request;  
 rc  = gpio_direction_input(pdata->gpio_nr);  
 if (rc < 0)  
  goto err_gpio_direction_input;  
 rc = rc_register_device(rcdev);  
 if (rc < 0) {  
  dev_err(&pdev->dev, "failed to register rc device\n");  
  goto err_register_rc_device;  
 }  
 platform_set_drvdata(pdev, gpio_dev);  
 rc = request_any_context_irq(gpio_to_irq(pdata->gpio_nr),  
    gpio_ir_recv_irq,  
   IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING,  
     "gpio-ir-recv-irq", gpio_dev);  
 if (rc < 0)  
  goto err_request_irq;  
 return 0;  
err_request_irq:  
 rc_unregister_device(rcdev);  
 rcdev = NULL;  
err_register_rc_device:  
err_gpio_direction_input:  
 gpio_free(pdata->gpio_nr);  
err_gpio_request:  
 rc_free_device(rcdev);  
err_allocate_device:  
 kfree(gpio_dev);  
 return rc;  
}  
static int gpio_ir_recv_remove(struct platform_device *pdev) 
{  
 struct gpio_rc_dev *gpio_dev = platform_get_drvdata(pdev);  
 free_irq(gpio_to_irq(gpio_dev->gpio_nr), gpio_dev);  
 rc_unregister_device(gpio_dev->rcdev);  
 gpio_free(gpio_dev->gpio_nr);  
 kfree(gpio_dev);  
 return 0; 
}  
#ifdef CONFIG_PM  
static int gpio_ir_recv_suspend(struct device *dev)  
{  
 struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);  
 struct gpio_rc_dev *gpio_dev = platform_get_drvdata(pdev);  
 if (device_may_wakeup(dev))  
  enable_irq_wake(gpio_to_irq(gpio_dev->gpio_nr));  
 else  
  disable_irq(gpio_to_irq(gpio_dev->gpio_nr));  
 return 0;  
}  
static int gpio_ir_recv_resume(struct device *dev)  
{  
 struct platform_device *pdev = to_platform_device(dev);  
 struct gpio_rc_dev *gpio_dev = platform_get_drvdata(pdev);  
 if (device_may_wakeup(dev))  
  disable_irq_wake(gpio_to_irq(gpio_dev->gpio_nr));  
 else  
  enable_irq(gpio_to_irq(gpio_dev->gpio_nr));  
 return 0;  
}  
static const struct dev_pm_ops gpio_ir_recv_pm_ops = {  
 .suspend        = gpio_ir_recv_suspend,  
 .resume         = gpio_ir_recv_resume,  
}; 
#endif  
static struct platform_driver gpio_ir_recv_driver = {  
 .probe  = gpio_ir_recv_probe,  
 .remove = gpio_ir_recv_remove,  
 .driver = {  
  .name   = GPIO_IR_DRIVER_NAME,  
  .of_match_table = of_match_ptr(gpio_ir_recv_of_match),  
#ifdef CONFIG_PM  
  .pm = &gpio_ir_recv_pm_ops,  
#endif 
 },  
};  
module_platform_driver(gpio_ir_recv_driver);  
MODULE_DESCRIPTION("GPIO IR Receiver driver");  
MODULE_LICENSE("GPL v2"); 

ir-nec-decoder.c 

/* ir-nec-decoder.c - handle NEC IR Pulse/Space protocol  
 *  
 * Copyright (C) 2010 by Mauro Carvalho Chehab  
 *  
 * This program is free software; you can redistribute it and/or modify  
 *  it under the terms of the GNU General Public License as published by  
 *  the Free Software Foundation version 2 of the License.  
 *  
 *  This program is distributed in the hope that it will be useful,  
 *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of  
 *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the  
 *  GNU General Public License for more details.  
 */  
#include <linux/bitrev.h>  
#include <linux/module.h>  
#include "rc-core-priv.h"  
#define NEC_NBITS  32  
#define NEC_UNIT  562500  /* ns */  
#define NEC_HEADER_PULSE (16 * NEC_UNIT)  
#define NECX_HEADER_PULSE (8  * NEC_UNIT) /* Less common NEC variant */  
#define NEC_HEADER_SPACE (8  * NEC_UNIT)  
#define NEC_REPEAT_SPACE (4  * NEC_UNIT)  
#define NEC_BIT_PULSE  (1  * NEC_UNIT)  
#define NEC_BIT_0_SPACE  (1  * NEC_UNIT)  
#define NEC_BIT_1_SPACE  (3  * NEC_UNIT)  
#define NEC_TRAILER_PULSE (1  * NEC_UNIT)  
#define NEC_TRAILER_SPACE (10 * NEC_UNIT) /* even longer in reality */  
#define NECX_REPEAT_BITS 1  
enum nec_state {  
 STATE_INACTIVE,  
 STATE_HEADER_SPACE,  
 STATE_BIT_PULSE,  
 STATE_BIT_SPACE,  
 STATE_TRAILER_PULSE,  
 STATE_TRAILER_SPACE,  
};  
/**  
 * ir_nec_decode() - Decode one NEC pulse or space  
 * @dev: the struct rc_dev descriptor of the device  
 * @duration: the struct ir_raw_event descriptor of the pulse/space  
 *  
 * This function returns -EINVAL if the pulse violates the state machine  
 */  
static int ir_nec_decode(struct rc_dev *dev, struct ir_raw_event ev)  
{  
 struct nec_dec *data = &dev->raw->nec;  
 u32 scancode;  
 u8 address, not_address, command, not_command;  
 bool send_32bits = false;  
 if (!(dev->enabled_protocols & RC_BIT_NEC))  
  return 0;  
 if (!is_timing_event(ev)) {  
  if (ev.reset)  
   data->state = STATE_INACTIVE;  
  return 0;  
 }  
 IR_dprintk(2, "NEC decode started at state %d (%uus %s)\n",  
     data->state, TO_US(ev.duration), TO_STR(ev.pulse));  
 switch (data->state) {  
 case STATE_INACTIVE:  
  if (!ev.pulse)  
   break;  
  if (eq_margin(ev.duration, NEC_HEADER_PULSE, NEC_UNIT * 2)) {  
   data->is_nec_x = false;  
   data->necx_repeat = false;  
  } else if (eq_margin(ev.duration, NECX_HEADER_PULSE, NEC_UNIT / 2))  
   data->is_nec_x = true;  
  else  
   break;  
  data->count = 0;  
  data->state = STATE_HEADER_SPACE;  
  return 0;  
 case STATE_HEADER_SPACE:  
  if (ev.pulse)  
   break;  
  if (eq_margin(ev.duration, NEC_HEADER_SPACE, NEC_UNIT)) {  
   data->state = STATE_BIT_PULSE;  
   return 0;  
  } else if (eq_margin(ev.duration, NEC_REPEAT_SPACE, NEC_UNIT / 2)) {  
   if (!dev->keypressed) {  
    IR_dprintk(1, "Discarding last key repeat: event after key up\n");  
   } else {  
    rc_repeat(dev); 
    IR_dprintk(1, "Repeat last key\n");  
    data->state = STATE_TRAILER_PULSE;  
   }  
   return 0;  
  }  
  break; 
 case STATE_BIT_PULSE:  
  if (!ev.pulse)  
   break;  
  if (!eq_margin(ev.duration, NEC_BIT_PULSE, NEC_UNIT / 2))  
   break;  
  data->state = STATE_BIT_SPACE;  
  return 0;  
 case STATE_BIT_SPACE:  
  if (ev.pulse)  
   break;  
  if (data->necx_repeat && data->count == NECX_REPEAT_BITS &&  
   geq_margin(ev.duration, 
    NEC_TRAILER_SPACE, NEC_UNIT / 2)) {  
    IR_dprintk(1, "Repeat last key\n");  
    rc_repeat(dev);  
    data->state = STATE_INACTIVE;  
    return 0;  
  } else if (data->count > NECX_REPEAT_BITS)  
   data->necx_repeat = false;  
  data->bits <<= 1;  
  if (eq_margin(ev.duration, NEC_BIT_1_SPACE, NEC_UNIT / 2) 
   data->bits |= 1;  
  else if (!eq_margin(ev.duration, NEC_BIT_0_SPACE, NEC_UNIT / 2))  
   break;  
  data->count++;  
  if (data->count == NEC_NBITS)  
   data->state = STATE_TRAILER_PULSE;  
  else  
   data->state = STATE_BIT_PULSE;  
  return 0;  
 case STATE_TRAILER_PULSE:  
  if (!ev.pulse)  
   break;  
  if (!eq_margin(ev.duration, NEC_TRAILER_PULSE, NEC_UNIT / 2))  
   break; 
  data->state = STATE_TRAILER_SPACE;  
  return 0; 
 case STATE_TRAILER_SPACE:  
  if (ev.pulse)  
   break;  
  if (!geq_margin(ev.duration, NEC_TRAILER_SPACE, NEC_UNIT / 2))  
   break;  
  address     = bitrev8((data->bits >> 24) & 0xff);  
  not_address = bitrev8((data->bits >> 16) & 0xff);  
  command     = bitrev8((data->bits >>  8) & 0xff);  
  not_command = bitrev8((data->bits >>  0) & 0xff);  
  if ((command ^ not_command) != 0xff) {  
   IR_dprintk(1, "NEC checksum error: received 0x%08x\n",  
       data->bits);  
   send_32bits = true;  
  }  
  if (send_32bits) {  
   /* NEC transport, but modified protocol, used by at  
    * least Apple and TiVo remotes */  
   scancode = data->bits;  
   IR_dprintk(1, "NEC (modified) scancode 0x%08x\n", scancode);  
  } else if ((address ^ not_address) != 0xff) {  
   /* Extended NEC */  
   scancode = address     << 16 |  
       not_address <<  8 |  
       command;  
   IR_dprintk(1, "NEC (Ext) scancode 0x%06x\n", scancode);  
  } else {  
   /* Normal NEC */  
   scancode = address << 8 | command;  
   IR_dprintk(1, "NEC scancode 0x%04x\n", scancode);  
  }  
  if (data->is_nec_x)  
   data->necx_repeat = true;  
  rc_keydown(dev, RC_TYPE_NEC, scancode, 0);  
  data->state = STATE_INACTIVE;  
  return 0;  
 }  
 IR_dprintk(1, "NEC decode failed at count %d state %d (%uus %s)\n",  
     data->count, data->state, TO_US(ev.duration), TO_STR(ev.pulse));  
 data->state = STATE_INACTIVE;  
 return -EINVAL;  
}  
static struct ir_raw_handler nec_handler = {  
 .protocols = RC_BIT_NEC,  
 .decode  = ir_nec_decode,  
};  
static int __init ir_nec_decode_init(void)  
{  
 ir_raw_handler_register(&nec_handler);  
 printk(KERN_INFO "IR NEC protocol handler initialized\n");  
 return 0; 
}  
static void __exit ir_nec_decode_exit(void)  
{  
 ir_raw_handler_unregister(&nec_handler);  
}  
module_init(ir_nec_decode_init);  
module_exit(ir_nec_decode_exit);   
MODULE_LICENSE("GPL");  
MODULE_AUTHOR("Mauro Carvalho Chehab");  
MODULE_AUTHOR("Red Hat Inc. (http://www.redhat.com)");  
MODULE_DESCRIPTION("NEC IR protocol decoder"); 

参考文章中的dts文件： 

gpio-ir-receiver {  
    compatible = "gpio-ir-receiver";  
    gpios = <&gpio4 19 GPIO_ACTIVE_HIGH>; //连接红外的中断引脚  
    active_low = <1>;                     //红外接收器是否将信号取反，有些红外接收器会将接收到的高低电平信号反向输出，比如我使用的hx1838红外接收器  
    linux,rc-map-name = "rc-hx18380-carmp3"; //红外scancode与实际input_evnent code映射表名称，要在rc_register_device注册，具体见gpio-ir-recv.c  
    allowed_protos = <0x100>; /*NEC protocol*/ //保留，驱动中并未使用  
}; 

另一个文件里面调用的

ir-nec-decoder.c

这个函数是Linux内核中的红外处理申请函数

这里主要是注册一个解码的结构体

ir-nec-decoder.c

3.中断处理程序解析

gpio-ir-recv.c

ir_raw_event_store_edge（） 这个函数用来计算电平的持续时间。

ir_raw_event_handle（） 用来处理这个电平表示什么含义。

驱动程序里面，首先是判断当前GPIO电平，如果是低电平，就进入红外解析，如果不是，或者获取失败，就退出程序。

4.红外数据处理程序解析

内核专门开了一个线程来处理数据解析

rc-ir-raw.c

处理函数其实就是处理电平时间长短来决定数字信号

ir-nec-decoder.c

这里是判断头，这个时间和9ms进行比较

9ms 从哪里来的,可以看看这里

ir-nec-decoder.c

拿到头后，这个switch函数就继续往下跑

ir-nec-decoder.c

然后就是判断 1 和 0  的时候了

ir-nec-decoder.c

上面那个就是1，下面那个就是0。

4.然后数据怎么上报呢？

ir-nec-decoder.c

这里是在另一个模块中注册的映射

不同的红外键值对应不同的上报按键键值

rc-trekstor.c