CN105679004A - 一种主设备控制多个从设备的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主设备控制多个从设备的方法和系统，所述方法包括：主设备接收红外信号并将红外信号解调为数字脉冲信号，根据红外遥控协议对数字脉冲信号进行解码，得到第一码值数据；根据第一码值数据判断所述红外信号是否为控制自身的控制命令；在红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令；在红外信号不是控制主设备的控制命令时，根据红外遥控协议模拟数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号发送给与主设备连接的从设备。由此，实现了一个主设备对多个从设备的控制，由于采用主设备模拟红外信号的方式给从设备发送指令，只需要变更主设备的软件控制算法，无需对从设备进行软件的二次开发匹配，可适应不同类型和厂家的设备。
Description
技术领域
本发明涉及控制领域，特别涉及一种主设备控制多个从设备的方法和系统。
背景技术
红外遥控是一种无线、非接触控制技术，通过红外线进行信息的交互，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为0.01um~1000um。根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为0.38um~0.76um的光波可为可见光，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。光波为0.01um~0.38um的光波为紫外光(线)，波长为0.76um~1000um的光波为红外光(线)。红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外4类。红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为0.76um~1.5um。用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件(红外发光管)与红外接收器件(光敏二极管、三极管及光电池)的发光与受光峰值波长一般为0.8um~0.94um，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。
红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波。红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。
由于红外线为不可见光，因此对环境影响很小，再由红外光波动波长远小于无线电波的波长，所以红外线遥控不会影响其他家用电器，也不会影响临近的无线电设备。同类产品的红外线遥控器，可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方便，因此，红外遥控技术在家用电器领域得到了广泛的普及采用。
在现有的嵌入式控制系统中，大多数产品使用的都是一个红外遥控器来控制一个单一的处理器或设备，如电视机、冰箱、监视器等，无法实现一个红外遥控器来控制多个处理器或设备。即使实现了一个遥控器对多个处理器或设备的控制，也是先通过主处理器将红外信号接受解码，进行命令预处理，再通过串口来实现处理器与处理器之间的命令交互控制，在现有的技术方案中，存在很多不足的地方，如下所述：
1、一个遥控器控制一个处理器，造成集成多处理器的一体机产品上需要配套多个遥控器和红外接收头，在产品的完整性、操作的便捷性、体验感上存在很大的不足，同时也会造遥控器的资源利用率不高，价格昂贵，成本浪费；
2、处理器之间通过串口来交互控制，因串口只能一对一通讯，而且串口是全双工通讯，一个串口需要使用2个管脚，所以会占用主处理器很大一部分管脚，随着电子集成技术和制造工艺的提升，现在芯片集成度越来越高，所有高性能的处理器的每一个PIN脚都是具有多功能复用的使命，在复杂的多处理器嵌入式控制系统中，基于串口交互控制的技术方案并不一定能满足技术需求，而且，主处理器的PIN脚会显得资源不足，同时也会牺牲串口PIN脚上复用的其它功能，因此，该技术方案存在很大的缺陷；
3、通过串口来交互控制，需要从设备进行软件的二次开发来实现串口命令的对接匹配，在复杂的多功能一体化产品中，不便于整合其它成熟的板卡和功能模块，同时软件的变更设计，带来了设计风险。
因此，现有的技术还有待改进和提高。。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种主设备控制多个从设备的方法和系统，实现了一个主设备对多个从设备的控制。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种主设备控制多个从设备的方法，所述方法包括如下步骤：
A、主设备接收红外信号并将所述红外信号解调为数字脉冲信号，根据红外遥控协议对所述数字脉冲信号进行解码，得到第一码值数据；
B、根据所述第一码值数据判断所述红外信号是否为控制自身的控制命令；
C、在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令；在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，根据红外遥控协议模拟所述数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号发送给与主设备连接的从设备。
所述的主设备控制多个从设备的方法中，所述步骤C具体包括：
C1、所述主设备在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令；
C2、所述主设备在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，判断所述第一码值数据的数据码是否为从设备的标识数据；
C3、在所述数据码是从设备的标识数据时，将所述标识数据存储在标识寄存器中；在所述数据码不是从设备的标识数据时，将标识寄存器中存储的标识数据转换成对应的从设备的用户码，由所述用户码和所述数据码组成第二码值数据；
C4、根据红外遥控协议和所述第二码值数据，通过输出高低电平并控制高低电平的输出时间来模拟与所述第二码值数据对应的数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号输出给与主设备连接的从设备。
所述的主设备控制多个从设备的方法中，所述步骤A之前，还包括步骤A0：一体化红外遥控器发出红外信号给主设备。
所述的主设备控制多个从设备的方法中，所述的一体化红外遥控器上设置有与主设备、各个从设备对应的标志按键；标志按键被按下时，一体化红外遥控器发出的红外信号包含有与所述标志按键对应的标志数据。
所述的主设备控制多个从设备的方法中，所述步骤C之后，还包括步骤D：所述从设备接收到模拟的数字脉冲信号后，进行解调，在所述模拟的数字脉冲信号是控制自身的控制命令时，执行所述控制命令。
一种主设备控制多个从设备的系统，包括主设备，所述主设备包括：
信号接收模块，用于接收红外信号并将所述红外信号解调为数字脉冲信号；
处理器模块，用于根据红外遥控协议对所述数字脉冲信号进行解码，得到第一码值数据；根据所述第一码值数据判断所述红外信号是否为控制自身的控制命令；在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令；在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，根据红外遥控协议模拟所述数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号发送给与主设备连接的从设备。
所述的主设备控制多个从设备的系统中，所述处理器模块具体包括：
解码单元，用于根据红外遥控协议对所述数字脉冲信号进行解码，得到第一码值数据；
判断单元，用于根据所述第一码值数据判断所述红外信号是否为控制自身的控制命令；
执行单元，用于在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令；
模拟单元，用于在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，判断所述第一码值数据的数据码是否为从设备的标识数据；在所述数据码是从设备的标识数据时，将所述标识数据存储在标识寄存器中；在所述数据码不是从设备的标识数据时，将标识寄存器中存储的标识数据转换成对应的从设备的用户码，由所述用户码和所述数据码组成第二码值数据；根据红外遥控协议和所述第二码值数据，通过输出高低电平并控制高低电平的输出时间来模拟与所述第二码值数据对应的数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号输出给与主设备连接的从设备。
所述的主设备控制多个从设备的系统中，所述系统还包括一体化红外遥控器，所有主设备和从设备的命令按键均整合在所述一体化红外遥控器内。
所述的主设备控制多个从设备的系统中，所述的一体化红外遥控器上设置有与主设备、各个从设备对应的标志按键；标志按键被按下时，一体化红外遥控器发出的红外信号包含有与所述标志按键对应的标志数据。
所述的主设备控制多个从设备的系统中，所述系统还包括从设备，所述从设备用于接收到模拟的数字脉冲信号后，进行解调，在所述模拟的数字脉冲信号是控制自身的控制命令时，执行所述控制命令。
相较于现有技术，本发明提供的一种主设备控制多个从设备的方法和系统，所述方法包括：主设备接收红外信号并将所述红外信号解调为数字脉冲信号，根据红外遥控协议对所述数字脉冲信号进行解码，得到第一码值数据；根据所述第一码值数据判断所述红外信号是否为控制自身的控制命令；在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令；在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，根据红外遥控协议模拟所述数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号发送给与主设备连接的从设备。由此，实现了一个主设备对多个从设备的控制，由于采用主设备模拟红外信号的方式给从设备发送指令，只需要变更主设备的软件控制算法，无需对从设备进行软件的二次开发匹配，可适应不同类型和厂家的设备。
附图说明
图1为本发明提供的主设备控制多个从设备的方法的流程图；
图2为本发明提供的主设备控制多个从设备的方法中，码值数据的波形图；
图3为本发明提供的主设备控制多个从设备的方法中，引导码的波形图；
图4a为本发明提供的主设备控制多个从设备的方法中，数据码中表示二进制的“1”的波形图；
图4b为本发明提供的主设备控制多个从设备的方法中，数据码中表示二进制的“0”的波形图；
图5为本发明提供的主设备控制多个从设备的方法中，步骤S442的具体方法流程图；
图6为本发明提供的主设备控制多个从设备的方法中，示波器检测到GPIO口的红外波形的波形图；
图7为本发明提供的主设备控制多个从设备的系统的结构框图；
图8为本发明提供的主设备控制多个从设备的系统中，信号接收模块和处理器模块的电路图；
图9为本发明提供的主设备控制多个从设备的系统中，驱动隔离模块的电路图。
具体实施方式
本发明提供一种主设备控制多个从设备的方法和系统。为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种主设备控制多个从设备的方法，所述方法包括如下步骤：
S10、一体化红外遥控器发出红外信号给主设备。
S20、主设备接收红外信号并将所述红外信号解调为数字脉冲信号，根据红外遥控协议对所述数字脉冲信号进行解码，得到第一码值数据。
所述红外遥控协议包括目前常用的红外线信号传输协议，如NEC协议、ITT协议、NokiaNRC协议、Sharp协议、PhilipsRC－5协议、PhilipsRC－6协议、PhilipsRECS－80协议以及SonySIRC协议等，本实施例中，采用NEC协议。以脉冲位置编码（PPM)方式编码的NEC协议是众多红外遥控协议中常见的一种。NEC协议中，编码的一帧（通常是指按一下遥控器按键所发送的红外信号对应的码值数据）由引导码、16位的用户码（8位用户码、8位用户码的反码）和16位数据码（8位数据码、8位数据码的反码)组成。换而言之，所述码值数据（包括第一码值数据和下述的第二码值数据）包括引导码、用户码和数据码，如图2所示。所述用户码用于与接收设备匹配，换而言之，用于识别接收设备；所述数据码则代表控制信号，记录有控制主设备或从设备的控制指令。
通过对用户码的检验，每个遥控器只能控制一个设备进行动作，这样可以有效地防止多个设备之间的干扰。编码后面还要有编码的反码，用来检验编码接收的正确性，防止误操作，增强系统的可靠性。
所述引导码（前导码）是一个码值数据的起始部分，由一个9ms的高电平(起始码)和一个4.5ms的低电平(结果码)组成，作为接受数据的准备脉冲，波形图如图3所示。所述数据码以高电平为0.56ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，波形图如图4a所示（图中数据1）；以高电平为0.56ms、周期为1.12ms的组合表示二进制的“0”，波形图如图4b所示（图中数据0）。图2所示为一组完整的码值数据的波形图。
S30、所述主设备根据所述第一码值数据判断所述红外信号是否为控制自身的控制命令。具体的，所述主设备判断所述第一码值数据的用户码是否与自身匹配，若所述用户码与自身匹配，则说明所述红外信号是控制自身的控制命令；若所述用户码与自身不匹配，则说明所述红外信号不是控制自身的控制命令，而是控制从设备的控制命令。
S40、所述主设备在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令；在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，根据红外遥控协议模拟所述数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号发送给与主设备连接的从设备。主设备与从设备的连接，优选为有线连接，避免相互之间的信号干扰。所述主设备的个数为一个，其可连接一个从设备，也可连接多个从设备，本发明理论上可以实现对无穷多个从设备的控制。所述主设备和从设备可以是单独的产品，如电视机、空调、风扇、机顶盒等家用电器，也可以是某个系统（如安防监控系统、工业控制领域、交通调度、气象监控、电力监控等领域）里的不同仪器设备。但是，所述主设备和从设备不局限于只是某一设备，所述主设备和从设备还可以是某个装置内的不同的功能模块、板卡或主板等。
S50、所述从设备接收到模拟的数字脉冲信号后，进行解调，在所述模拟的数字脉冲信号是控制自身的控制命令时，执行所述控制命令。由于采用主设备模拟与红外信号对应的数字脉冲信号的方式给从设备发送指令，只需要变更遥控器和主设备的软件控制算法，无需从设备进行软件的二次开发匹配，减小了软件设计的风险，可适应不同类型和厂家的设备。
由此可知，本发明提供的主设备控制多个从设备的方法，实现了一个主设备对多个从设备的控制。当然，也实现了一个红外遥控器对主设备和多个从设备的控制，极大的节省了多个遥控器所需的成本，提高了遥控器的利用率和操作的便捷性。可应用于多个嵌入式系统集成控制领域，如电视机、空调、智能家居、通讯、安防监控系统、工业控制领域、交通调度、气象监控、电力监控等领域。可应用于多个场合：银行等金融系统监控项目、电力系统监控项目、石化行业监控项目、机房监控项目、监狱系统监控项目、交通系统监控项目、校园监控项目、气象监控项目等，应用范围广。
进一步的，所有主设备和从设备的命令按键均整合在所述一体化红外遥控器内。这样，通过一体化红外遥控器就可以控制所有设备的所有功能。所述“整合”可以是将所有主设备和从设备的命令按键全部设置在所述一体化红外遥控器内，也可以设置与设备（主设备和从设备）对应的标志按键，选定一个标志按键按下后，后续发出的控制指令就只控制与标志按键对应的设备。本发明采用后者，即，所述的一体化红外遥控器上设置有与主设备、各个从设备对应的标志按键；标志按键被按下时，一体化红外遥控器发出的红外信号包含有与所述标志按键对应的标志数据。若用户需控制某个从设备，只需在一体化红外遥控器上按下与该从设备对应的标志按键，该标志按键发出的红外信号被主设备识别并标识后，后续操作遥控器发出的控制指令就只由与该标志按键对应的从设备执行。如此设置，极大的简化了一体化红外遥控器的按键，使其与普通的遥控器差异不大，或者可以直接将普通的遥控器改装而成。当然，也可以采用纯软件的方法，在现有的红外遥控器上定义一个或多个按键，使得各个设备都有特定的码值数据对应，实现以最少的按键控制尽量多的设备。
进一步的，所述步骤S40具体包括：
S410、所述主设备在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令。
S420、所述主设备在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，判断所述第一码值数据的数据码是否为从设备的标识数据；此时，所述数据码要么是从设备的标识数据，要么是控制从设备的控制指令。
S430、在所述数据码是从设备的标识数据时，说明红外信号是与从设备对应的标志按键发出的，将所述标识数据存储在标识寄存器中（即，用新的标识数据覆盖原有的标识数据）；在所述数据码不是从设备的标识数据时，说明该数据码是控制标识寄存器中的标识数据对应的从设备的控制信号，将标识寄存器中存储的标识数据转换成对应的从设备的用户码，由所述用户码和所述数据码组成第二码值数据。主设备只需检测标识寄存器中存储的标志数据，即可得知红外遥控器控制的是哪个设备，简单方便。
S440、根据红外遥控协议和所述第二码值数据，通过输出高低电平并控制高低电平的输出时间来模拟与所述第二码值数据对应的数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号输出给与主设备连接的从设备。具体的，所述主设备的处理器根据红外遥控协议和所述第二码值数据，通过处理器的GPIO口输出高低电平并控制高低电平的输出时间来模拟与所述第二码值数据对应的数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号输出给与主设备连接的从设备。通过主设备的一个GPIO口可以控制多台从设备，是一对多的通讯模式，比起传统一对一的串口通讯模式，可拓展性强，而且不占用主设备处理器的GPIO资源，对主设备的功能影响不大。所述GPIO口根据所述红外信号对应的码值数据，按图2所示的波形进行模拟即可，得到的数字脉冲信号的波形，从设备均能识别。
进一步的，所述步骤S440具体包括：
S441、根据所述第二码值数据，主设备的处理器按红外遥控协议（NEC协议）的要求模拟发送引导码给从设备，即，根据NEC协议，将GPIO口设置为高电平函数后，延迟9ms，再将GPIO口设置为低电平的函数，延迟4.5ms，由此，完成了引导码的发送。用同样的方法模拟用户码。即，根据所述第二码值数据，主设备的处理器按红外遥控协议（NEC协议）的要求模拟发送用户码给从设备。
S442、所述处理器模拟输出数据码，即，从32位数据码第1位开始，判断是否为1，如是1，调用将GPIO口设置为高电平的函数后，延迟0.56ms，再调用将GPIO口设置为低电平的函数，延迟1.69ms；如是0，调用将GPIO口设置为高电平的函数后，延迟0.56ms，再调用将GPIO口设置为低电平的函数，延迟0.56ms；依此循环，完成对32位数据码的模拟并输出。
S443、处理器模拟输出结束位，即调用将GPIO口设置为高电平的函数后，延迟0.56ms。之后，再返回步骤S410。
更进一步的，如图5所示，所述步骤S442具体包括：
S4421、数据位标识变量初始化为1。
S4422、判断数据位标识变量是否小于33；若是，则进入步骤S4423；若否，则进入步骤S443。
S4423、判断数据码最后1位是否为1；若是，则进入步骤S4424；若否，则进入步骤S4425。
S4424、GPIO口模拟输出红外信号1。
S4425、GPIO口模拟输出红外信号0。
S4426、数据码左移1位；数据位标识变量加1，返回步骤S4422。
图5所示的算法中，先定义1个用于标识32位数据码进行移位操作的变量，并初始化为1（图5中所述的数据位标识变量）。数据码每左移1位，数据位标识变量也相应加1。当数据位标识变量自增到32时，即表示数据码的32位都输出完毕。
图6为用示波器测试GPIO口得到的模拟遥控码值的波形（即红外波形），其波形是符合NEC协议电气标准的红外波形，能够被既有红外解码功能的从设备很好的识别。
由此可知，本发明提供的主设备控制多个从设备的方法，可以取得如下显著效果：
1、通过一个一体化的遥控器可以控制多个处理器的从设备。
2、通过一个GPIO口模拟输出红外信号，可以控制多台从设备，是一对多的通讯模式，比起传统一对一的串口通讯模式，可拓展性极强，而且不会造成主设备处理器的GPIO资源不足和浪费，对主设备的功能影响不大。
3、通过主设备处理器GPIO口模拟红外信号控制从设备的方法，只需要变更遥控器和主设备的软件控制算法，不需要从设备进行软件的二次开发匹配，便于在复杂的产品中整合不同厂家的成熟板卡和功能模块，有利于缩小产品的开发周期，提高产品的稳定性，降低产品设计风险。
4、在红外信号驱动隔离电路上，具有宽电压兼容特性和隔离保护功能，便于不同板卡或者统一板卡多处理之间的电气兼容，整合匹配，提高了系统的稳定性。
综上所述，通过主设备的红外接口和预处理，再进行转码发送，从而就可以实现整个多处理器嵌入式系统的控制，方法简便易于实现，更可以通过主设备一个GPIO口控制无数的从设备，比起现有的技术方案更佳简单高效，操作体验更佳人性化，产品设计成本也更加低廉，具有较高的应用价值。
基于上述实施例提供的主设备控制多个从设备的方法，本发明还提供一种主设备控制多个从设备的系统，请参阅图7，所述系统包括如上所述的一体化红外遥控器30、如上所述的主设备10和如上所述的从设备20。
其中，所述主设备包括信号接收模块110、处理器模块120和驱动隔离模块130。
所述信号接收模块110，用于接收红外信号并将所述红外信号解调为数字脉冲信号。
所述处理器模块120，用于根据红外遥控协议对所述数字脉冲信号进行解码，得到第一码值数据；根据所述第一码值数据判断所述红外信号是否为控制自身的控制命令；在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令；在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，根据红外遥控协议模拟所述数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号发送给与主设备连接的从设备。
所述驱动隔离模块130，用于对所述处理器模块120输出的数字脉冲信号进行隔离后，输出给各个从设备，避免从设备之间相互干扰。
所述信号接收模块110通过处理器模块120连接驱动隔离模块130的输入端，所述驱动隔离模块130的输出端连接各个从设备。
具体的，请一并参阅图8，所述信号接收模块110包括红外接收头Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和第二电容C2；所述红外接收头Q1的VCC端连接第一电阻R1的一端、还通过第一电容C1接地，所述第一电阻R1的另一端连接信号接收模块110的供电端VCC_IR、第二电阻R2的一端、还通过第二电容C2接地，所述红外接收头Q1的GND端接地，所述红外接收头Q1的OUT端为信号接收模块110的输出端、连接处理器模块120的输入端和第二电阻R2的另一端。第一电阻R1为红外接收头Q1的供电限流电阻，第一电容C1和第二电容C2为滤波电容，第二电阻R2为红外接收头Q1的OUT端的上拉电阻。
所述处理器模块120包括处理器U1，所述处理器U1的IR_RX端为处理器模块120的输入端，所述处理器模块120的GPIO0端为处理器模块120的输出端、连接所述驱动隔离模块130的输入端。所述处理器U1除了完成自身的工作任务之外，还要负责完成整个系统的中央控制任务，包括数字脉冲信号的读取，对命令进行预处理，然后通过软件的控制算法来进行信号的转编码，通过GPIO口模拟红外信号（数字脉冲信号），通过GPIO口传输到驱动隔离模块130，从而实现红外命令的下传。
请参阅图9，所述驱动隔离模块130包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、稳压二极管D和隔离单元131；所述隔离单元131的数量与从设备20的数量相同，一个隔离单元131对应连接一个从设备20。所述隔离单元131包括第一二极管D1、第二二极管D2、第六电阻R6和第三电容C3。所述第三电阻R3的一端为所述驱动隔离模块130的输入端、连接处理器U1的GPIO0端、第四电阻R4的一端、还通过第五电阻R5接地，所述第三电阻R3的另一端连接驱动隔离模块130的第一供电端VCC_CPU，所述第四电阻R4的另一端连接各个隔离单元131的输入端和稳压二极管D的负极，所述稳压二极管D的正极接地；所述第一二极管D1的负极为隔离单元131的输入端、连接第四电阻R4的另一端和其他隔离单元131的输入端；所述第一二极管D1的正极为所述驱动隔离模块130的输出端、连接与该隔离单元131对应的从设备20和第二二极管D2的负极；所述第二二极管D2的正极通过第六电阻R6连接驱动隔离模块130的第二供电端VCC_MCU和第三电容C3的一端，所述第三电容C3的另一端接地。
其中第二二极管D2通过单向导通性避免了从设备20的红外信号倒流对VCC_MCU电源网络的干扰；第一二极管D1避免了从设备20与其它从设备之间的相互干扰；稳压二极管D主要目的用于电压的钳位，钳位电压与VCC_CPU的值相同，保证处理器U1的GPIO口（GPIO0端）的电压始终在正常工作范围之内而不受损坏，同时也提供了驱动电路的宽电压驱动特性，驱动电源VCC_MCU可以根据从设备的红外接收信号标准选择不同的供电电压，为5V或3.3V。当VCC_MCU>VCC_CPU+VD1（第一二极管D1的电压）+VD2（第二二极管D2的电压）时，多余的电压会倒流到处理器U1的GPIO口，但是通过稳压二极管D的吸收保护，GPIO口的工作电压始终在正常范围之内，不会受到损坏；第六电阻R6实现驱动电源的限流，第三电容C3实现驱动电源的稳压滤波作用；第三电阻R3提供GPIO口的上拉电压，保证了信号的稳定输出，第五电阻R5为GPIO口的信号输出负载回路，提供了GPIO口的信号输出回路，在设计上，要求第五电阻R5>>第三电阻R3，保证GPIO的上拉电压不会被两个电阻分压变得太低；第四电阻R4是防止驱动电路信号倒流是对GPIO口的损坏，起到限流的作用。
所述驱动隔离模块130通过简单的电阻电容、二极管和稳压二级管等分立元件搭建而成，具有简单实用，成本低廉的优势，同时在功能上也具有宽电压兼容特性，防隔离、反向灌流功能，易于拓展，通过一个GPIO口就可以控制复杂的多处理器嵌入式系统。
所述从设备20，用于接收到模拟的数字脉冲信号后，进行解调，在所述模拟的数字脉冲信号是控制自身的控制命令时，执行所述控制命令。所述从设备20包括受控处理器U2及其外围功能模块，通过受控处理器U2的IR_RX端接收所述驱动隔离模块130输出的模拟数字脉冲信号，并进行模拟数字脉冲信号的识别判断及相应命令的执行。
所述一体化红外遥控器30，所有主设备10和从设备20的命令按键均整合在所述一体化红外遥控器30内。具体的，所述一体化红外遥控器30上设置有与主设备10、各个从设备20对应的标志按键；标志按键被按下时，一体化红外遥控器30发出的红外信号包含有与所述标志按键对应的标志数据。
进一步的，所述处理器模块120具体包括解码单元、判断单元、执行单元和模拟单元。
所述解码单元，用于根据红外遥控协议对所述数字脉冲信号进行解码，得到第一码值数据。
所述判断单元，用于根据所述第一码值数据判断所述红外信号是否为控制自身的控制命令。
所述执行单元，用于在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令。
所述模拟单元，用于在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，判断所述第一码值数据的数据码是否为从设备的标识数据；在所述数据码是从设备的标识数据时，将所述标识数据存储在标识寄存器中；在所述数据码不是从设备的标识数据时，将标识寄存器中存储的标识数据转换成对应的从设备的用户码，由所述用户码和所述数据码组成第二码值数据；根据红外遥控协议和所述第二码值数据，通过输出高低电平并控制高低电平的输出时间来模拟与所述第二码值数据对应的数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号输出给与主设备连接的从设备。
所述模拟单元具体用于：在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，判断所述第一码值数据的数据码是否为从设备的标识数据；在所述数据码是从设备的标识数据时，将所述标识数据存储在标识寄存器中；在所述数据码不是从设备的标识数据时，将标识寄存器中存储的标识数据转换成对应的从设备的用户码，由所述用户码和所述数据码组成第二码值数据；根据红外遥控协议和所述第二码值数据，通过处理器的GPIO口输出高低电平并控制高低电平的输出时间来模拟与所述第二码值数据对应的数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号输出给与主设备连接的从设备。通过主设备的一个GPIO口可以控制多台从设备，是一对多的通讯模式，比起传统一对一的串口通讯模式，可拓展性强，而且不占用主设备处理器的GPIO资源，对主设备的功能影响不大。所述GPIO口根据所述红外信号对应的码值数据，按图2所示的波形进行模拟即可，得到的数字脉冲信号的波形，从设备均能识别。
所述模拟单元根据红外遥控协议和所述第二码值数据，通过输出高低电平并控制高低电平的输出时间来模拟与所述第二码值数据对应的数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号输出给与主设备连接的从设备；这一动作具体包括：
所述模拟单元根据所述第二码值数据，主设备的处理器按红外遥控协议（NEC协议）的要求模拟发送引导码给从设备，即，根据NEC协议，将GPIO口设置为高电平函数后，延迟9ms，再将GPIO口设置为低电平的函数，延迟4.5ms，由此，完成了引导码的发送。用同样的方法模拟用户码。即，根据所述第二码值数据，主设备的处理器按红外遥控协议（NEC协议）的要求模拟发送用户码给从设备。
所述模拟单元模拟输出数据码，即，从32位数据码第1位开始，判断是否为1，如是1，调用将GPIO口设置为高电平的函数后，延迟0.56ms，再调用将GPIO口设置为低电平的函数，延迟1.69ms；如是0，调用将GPIO口设置为高电平的函数后，延迟0.56ms，再调用将GPIO口设置为低电平的函数，延迟0.56ms；依此循环，完成对32位数据码的模拟并输出。
所述模拟单元模拟输出结束位，即调用将GPIO口设置为高电平的函数后，延迟0.56ms。
进一步的，所述模拟单元模块模拟输出数据码，具体包括：
数据位标识变量初始化为1；判断数据位标识变量是否小于33；
在数据位标识变量小于33时，判断数据码最后1位是否为1；在数据位标识变量等于33时，处理器模块模拟输出结束位；
在数据码最后1位是1时，GPIO口模拟输出红外信号1；在数据码最后1位是0时，GPIO口模拟输出红外信号0；
数据码左移1位；数据位标识变量加1，重新判断数据位标识变量是否小于33。
先定义1个用于标识32位数据码进行移位操作的变量，并初始化为1（图5中所述的数据位标识变量）。数据码每左移1位，数据位标识变量也相应加1。当数据位标识变量自增到32时，即表示数据码的32位都输出完毕。
由此可知，本发明提供的主设备控制多个从设备的系统，可以取得如下显著效果：
1、通过一个一体化的遥控器可以控制多个处理器的从设备。
2、通过一个GPIO口模拟输出红外信号，可以控制多台从设备，是一对多的通讯模式，比起传统一对一的串口通讯模式，可拓展性极强，而且不会造成主设备处理器的GPIO资源不足和浪费，对主设备的功能影响不大。
3、通过主设备处理器GPIO口模拟红外信号控制从设备的方法，只需要变更遥控器和主设备的软件控制算法，不需要从设备进行软件的二次开发匹配，便于在复杂的产品中整合不同厂家的成熟板卡和功能模块，有利于缩小产品的开发周期，提高产品的稳定性，降低产品设计风险。
4、在红外信号驱动隔离电路上，具有宽电压兼容特性和隔离保护功能，便于不同板卡或者统一板卡多处理之间的电气兼容，整合匹配，提高了系统的稳定性。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种主设备控制多个从设备的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
A、主设备接收红外信号并将所述红外信号解调为数字脉冲信号，根据红外遥控协议对所述数字脉冲信号进行解码，得到第一码值数据；
B、根据所述第一码值数据判断所述红外信号是否为控制自身的控制命令；
C、在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令；在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，根据红外遥控协议模拟所述数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号发送给与主设备连接的从设备。
2.根据权利要求1所述的主设备控制多个从设备的方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：
C1、所述主设备在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令；
C2、所述主设备在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，判断所述第一码值数据的数据码是否为从设备的标识数据；
C3、在所述数据码是从设备的标识数据时，将所述标识数据存储在标识寄存器中；在所述数据码不是从设备的标识数据时，将标识寄存器中存储的标识数据转换成对应的从设备的用户码，由所述用户码和所述数据码组成第二码值数据；
C4、根据红外遥控协议和所述第二码值数据，通过输出高低电平并控制高低电平的输出时间来模拟与所述第二码值数据对应的数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号输出给与主设备连接的从设备。
3.根据权利要求1所述的主设备控制多个从设备的方法，其特征在于，所述步骤A之前，还包括步骤A0：一体化红外遥控器发出红外信号给主设备。
4.根据权利要求3所述的主设备控制多个从设备的方法，其特征在于，所述的一体化红外遥控器上设置有与主设备、各个从设备对应的标志按键；标志按键被按下时，一体化红外遥控器发出的红外信号包含有与所述标志按键对应的标志数据。
5.根据权利要求1所述的主设备控制多个从设备的方法，其特征在于，所述步骤C之后，还包括步骤D：所述从设备接收到模拟的数字脉冲信号后，进行解调，在所述模拟的数字脉冲信号是控制自身的控制命令时，执行所述控制命令。
6.一种主设备控制多个从设备的系统，包括主设备，其特征在于，所述主设备包括：
信号接收模块，用于接收红外信号并将所述红外信号解调为数字脉冲信号；
处理器模块，用于根据红外遥控协议对所述数字脉冲信号进行解码，得到第一码值数据；根据所述第一码值数据判断所述红外信号是否为控制自身的控制命令；在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令；在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，根据红外遥控协议模拟所述数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号发送给与主设备连接的从设备。
7.根据权利要求6所述的主设备控制多个从设备的系统，其特征在于，所述处理器模块具体包括：
解码单元，用于根据红外遥控协议对所述数字脉冲信号进行解码，得到第一码值数据；
判断单元，用于根据所述第一码值数据判断所述红外信号是否为控制自身的控制命令；
执行单元，用于在所述红外信号是控制主设备的控制命令时，执行所述控制命令；
模拟单元，用于在所述红外信号不是控制主设备的控制命令时，判断所述第一码值数据的数据码是否为从设备的标识数据；在所述数据码是从设备的标识数据时，将所述标识数据存储在标识寄存器中；在所述数据码不是从设备的标识数据时，将标识寄存器中存储的标识数据转换成对应的从设备的用户码，由所述用户码和所述数据码组成第二码值数据；根据红外遥控协议和所述第二码值数据，通过输出高低电平并控制高低电平的输出时间来模拟与所述第二码值数据对应的数字脉冲信号，并将模拟得到的数字脉冲信号输出给与主设备连接的从设备。
8.根据权利要求6所述的主设备控制多个从设备的系统，其特征在于，所述系统还包括一体化红外遥控器，所有主设备和从设备的命令按键均整合在所述一体化红外遥控器内。
9.根据权利要求8所述的主设备控制多个从设备的系统，其特征在于，所述的一体化红外遥控器上设置有与主设备、各个从设备对应的标志按键；标志按键被按下时，一体化红外遥控器发出的红外信号包含有与所述标志按键对应的标志数据。
10.根据权利要求6所述的主设备控制多个从设备的系统，其特征在于，所述系统还包括从设备，所述从设备用于接收到模拟的数字脉冲信号后，进行解调，在所述模拟的数字脉冲信号是控制自身的控制命令时，执行所述控制命令。
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