ИК-контроллер бытового кондиционера или реверс-инжиниринг пульта ДУ

Итак, у меня имеется сплит-система Panasonic CS-XE9DKE. Идея управлять кондиционером сводилась к созданию «своего» ИК-пульта. Назовем его «ИК-контроллер». А уж управлять самим контроллером — это задача десятая. И это зависит от конкретного места применения. Мне, например, было бы удобнее управлять с домашнего сервера через WizFi200(только вот достать его за приемлемые деньги проблематично). Моим родителям — с помощью отправки SMS(на SIM900) на номер контроллера. Возможны и другие варианты. Но это не главное, о чем я хотел рассказать.

Реверс-инжиниринг

Так как же родной пульт передает команду? Имея в наличии ИК-приемник TSOP17XX я начал анализировать поток данных от пульта. Выяснилось, что пульт шлет 2 посылки с небольшой паузой. Первая — заголовок, вторая — команда. Заголовок был всегда одинаковый.

Ознакомившись с существующими системами кодирования ИК-сигналов(RC5, RC6, NEC, JVC и другие) стало ясно, что здесь применяется что-то другое, хотя принцип схож.

Сингал выглядит следующим образом:
(активный уровень — низкий)

(значения бит для примера, время в мкс приблизительно)

В начале идет пилотный сигнал, за ним примерно вдвое короче второй пилотный(пауза), за ним стартовый бит длительностью примерно в 8 раз короче чем первый пилотный. Далее начинается битовый поток. Один бит кодируется длительностью паузы(высокий уровень). Если пауза одинарная — это НОЛЬ, если пауза тройная — это ЕДИНИЦА.
Всего при одном нажатии кнопки пульт шлет 2 таких посылки. Первая — заголовок, вторая — команда. Пауза между посылками около 10 мс.

Таким образом заголовок содержит 64 бита, или 8 байт. Сначала идут младшие биты.

Поток данных заголовка выглядит следующим образом:

0100000000000100000001110010000000000000000000000000000001100000
Или в байтах(HEX): 02 20 E0 40 00 00 00 06

Следует заметить, что последний байт является контрольной суммой всех предыдущих.

Теперь немного отвлечемся на сам пульт. Пульт имеет следующие кнопки:

• ON/OFF(включение/выключение)
• ± (настройка температуры)
• O2 (генератор кислорода)
• ion (ионизатор)
• quiet (тихий режим)
• mode ( auto, heat, cool, dry, fan)
• fan speed
• swing <>(горизонтальное направление)
• swing ^v (вертикальное направление)

Также есть кнопки для установки текущего времени, таймеров включения и выключения(раздельно, самостоятельно).

3 кнопки, которые отличаются от других, это:

• ion
• quiet
• O2

Смысл в том, что эти кнопки не посылают все настройки, а включают/выключают конкретный режим. Т.е. Эти 3 режима можно включать/выключать в любом состоянии кондиционера.

Теперь вернемся к протоколу передачи. Любой команде предшествует заголовок.
Байты заголовка: 02 20 E0 40 00 00 00 06
Далее идет вторая посылка с командой.
Команды трех особых кнопок:
ion: 02 20 E0 04 80 48 33 01
oxyg: 02 20 E0 04 80 50 33 09
quiet: 02 20 E0 04 80 81 33 3A
Отмечу, что, как и в заголовке, последний байт — контрольная сумма.

А вот все остальные кнопки посылают пакет со всеми настройками сразу. И формат этого пакета следующий:

Поток бит:
0100000000000100000001110010000000000000PNF1mmm00ccccc0000000001vvvvFFFF
hhhh0000nnnnnnnnnnn0fffffffffff0000010000000000010000000ttttttttttt00000ssssssss

Расшифровка полей по порядку следования:
P — 1, если нажата кнопка ON/OFF. При нажатии других кнопок здесь 0.
N — 1, если установлен таймер включения
F — 1, если установлен таймер выключения
mmm — режим(Mode). Auto — 0, heat — 4, cool — 3, dry — 2, fan — 6
ccccc — температура. От 16 до 30
vvvv — вертикальное направление. Auto — 15, 1 — под потолок, … 5 — в пол.
FFFF — скорость вентилятора. Auto — 10, F1 — 3, F2 — 4, F3 — 5, F4 — 6, F5 — 7
hhhh — горизонтальное направление. Auto — 13, | | — 6, / / — 9, / | — 10, | \ — 11, \ \ — 12
nnnnnnnnnnn — время включения. Номер минуты в сутках. (например 16:00 = 960)
fffffffffff — время выключения. Номер минуты в сутках.
ttttttttttt — текущее время.
ssssssss — контрольная сумма посылки.

Если таймер включения не установлен, то время включения д.б. 1536 = 0x600 = 0b11000000000. С временем таймера выключения аналогично. По крайней мере так шлет родной пульт.

Разделим поток бит на байты и развернем биты:

 00000010 02 00100000 20 11100000 E0 00000100 04 00000000 00 0mmm1FNP Mode<<4 + 8 + FlagOFF<<2 + FlagON<<1 + Power 00ccccc0 Temperature<<1 10000000 80 FFFFvvvv Fan<<4 + Vert 0000hhhh Horiz nnnnnnnn OnTime%0xFF ffff0nnn OnTime>>8 + OffTime%0x0F 0fffffff OffTime>>4 00010000 10 00000000 00 00000001 01 tttttttt Time%0xFF 00000ttt Time>>8 ssssssss Sum 

Итого команда 19 байт.

Контроллер

Для тестирования я собрал схему(позаимствовал здесь) на макетке для беспаечного монтажа. Компоненты:

• atmega8
• ИК-диод
• транзистор кт361
• резистор 470 на базу транзистора
• резистор 220 ограничивает ток диода
• резистор 10к на RESET

Отличие моей схемы от схемы по ссылке — светодиод подключен к PB1, а база транзистора к PB3.

При отпускании кнопки на порту PD7 запускается таймер 1 в режиме CTC с выводом сигнала на PB1/OC1A, а так же таймер 2 с выводом на PB3/OC2 для несущей частоты, на которой и модулируется основной сигнал. Таймеры работают с предделителем 8.

Прошивка

#include <avr/io.h> #include <avr/interrupt.h>  #define F_CPU 8000000  #define LED_CARIER DDB3 #define LED_SIGNAL DDB1  #define BASE 480 #define PAUSE 10000 #define START_1 BASE*8 #define START_2 BASE*4 #define DELIM 520 #define PULSE1 BASE*3 #define PULSE0 BASE   unsigned char state = 0; unsigned char byteIndex = 0; unsigned char frameIndex = 0; unsigned char bit = 0; unsigned char phase = 0; unsigned char packetLen = 0; unsigned char process = 0;  char header[] = {0x02, 0x20, 0xE0, 0x04, 0x00, 0x00, 0x00, 0x06}; char cmd_ion[] = {0x02, 0x20, 0xE0, 0x04, 0x80, 0x48, 0x33, 0x01}; char cmd_oxygen[] = {0x02, 0x20, 0xE0, 0x04, 0x80, 0x50, 0x33, 0x09}; char cmd_quiet[] = {0x02, 0x20, 0xE0, 0x04, 0x80, 0x81, 0x33, 0x3A};  char* data; char* cmd; unsigned char cmdLen;  void stop();  ISR(SIG_OUTPUT_COMPARE1A) { 	switch (state) { 		case 0: 			OCR1AH = START_2 / 256; 			OCR1AL = START_2 % 256; 			state = 1; 			break; 		case 1: 			OCR1AH = DELIM / 256; 			OCR1AL = DELIM % 256; 			state = 2; 			byteIndex = 0; 			frameIndex++; 			if (frameIndex == 1) { 				data = header; 				packetLen = 8; 			} else { 				data = cmd; 				packetLen = cmdLen; 			} 			bit = 0; 			phase = 0; 			break;  		case 2: 			if (byteIndex < packetLen) { 				if (phase == 0) { 					if (data[byteIndex]&(1 << bit)) { 						OCR1AH = PULSE1 / 256; 						OCR1AL = PULSE1 % 256; 					} else { 						OCR1AH = PULSE0 / 256; 						OCR1AL = PULSE0 % 256; 					} 				} else { 					OCR1AH = DELIM / 256; 					OCR1AL = DELIM % 256; 					bit++; 					if (bit == 8) { 						bit = 0; 						byteIndex++; 					} 				} 				phase = 1 - phase; 			} else { 				OCR1AH = PAUSE / 256; 				OCR1AL = PAUSE % 256; 				if (frameIndex == 2) { 					stop(); 				} else { 					state = 3; 				} 			} 			break;  		case 3: 			OCR1AH = START_1 / 256; 			OCR1AL = START_1 % 256; 			state = 0; 			break; 	} }  void start() { 	state = 0; 	byteIndex = 0; 	frameIndex = 0; 	packetLen = sizeof (header); 	TCNT1H = 0; 	TCNT1L = 0; 	OCR1AH = START_1 / 256; 	OCR1AL = START_1 % 256; 	TCCR1A = (1 << COM1A0); 	TCCR1B = (1 << WGM12) | (1 << CS11);  	TCNT2 = 0; 	OCR2 = 13; 	TCCR2 = (1 << WGM21) | (1 << COM20) | (1 << CS21);  	TIMSK = (1 << OCIE1A); 	sei(); }  void stop() { 	cli(); 	TCCR2 = (1 << WGM21) | (1 << COM20); 	TCCR1A = (1 << FOC1A); 	TCCR1B = (1 << WGM12) | (0 << CS12) | (0 << CS11) | (0 << CS10); 	TIMSK = 0; 	PORTB = (1 << LED_SIGNAL) | (1 << LED_CARIER); 	process = 0; }  int main(void) {  	process = 0; 	PORTB = (1 << LED_SIGNAL) | (1 << LED_CARIER); 	DDRB = (1 << LED_SIGNAL) | (1 << LED_CARIER);  	PORTD = (1 << 7); // PD7 input, pull up 	DDRD = 0;  	while (1) { 		int but = (PIND & (1 << PD7)); 		if (process == 0 && but == 0) { 			process = 1; 		} else if (process == 1 && but != 0) { 			process = 2; 			cmd = cmd_oxygen; 			cmdLen = 8; 			start(); 		} 	} } 

Вывод

Текущая тестовая реализация пока умеет слать заголовок и фиксированную команду. Но вот тут у меня возник вопрос — а какая должна быть у этого контроллера глубина реализации? Ведь можно контроллеру сказать «включи охлаждение на 23 градуса», а можно просто сказать «передай команду» и передать весь поток бит с уже сформированной командой. А ведь можно еще и тайминги указать. Тогда можно управлять через один контроллер-излучатель различными устройствами. Надеюсь в комментариях вы мне поможете принять решение.
Планируется также подключение пары датчиков температуры для контроля температуры помещения и выходного потока воздуха из кондиционера. Это удобно для обратной связи(например оповещение по смс с текущими параметрами климата) и контроля(а включился ли кондиционер?).