赤外線通信の実験パート１
(マイコン間のデータ通信を行う)

〔パート２〕〔マイコンのトップに戻る〕

このページで赤外線通信に関する事を記載して行きます。
赤外線リモコンとの通信やリモコンを模しして機器(家電)を動かすなどはこのページでは行いません。
マイコン間のデータ通信として使用します。
(IrDAではなく、赤外線リモコンを真似たオリジナルな通信となります)
尚、赤外線リモコンの基本についてはこちらのFUTABA HOMEさんが詳しいいです、参照下さい。
また、「赤外線リモコンを送信器にして何か動かす」の記事はこちらを見て下さい。
ＰＳ．
IrDA通信の記事は、こちらに追加しました。

赤外線通信のイメージ図

データを通信する場合は、送信器側で｢送信データ｣に通信先のデバイスＮｏと通知情報で送ります。
それを受けた受信器側は自分のデバイスＮｏなら通知情報を受取り、異なるなら捨てます。
また、受信器側はデバイスＮｏ＝２５５時は通知情報を受取ります、この機能で一斉に通知可能です。

送信データのフォーマット
フォーマット図1 フォーマット図2

赤外線ＬＥＤから送られる｢送信データ｣は、赤外線受信モジュールで
受取りますが、受信モジュールが出力するデータはＯＮ・ＯＦＦが
逆(反転)となっている事に注意です。

通知情報２は、通知情報１の反転ビットです、受信器側で２を反転させ１と２が同じデータかチェックしています。なので、通知情報は８ビットで０～２５５の値です。
また、このフォーマットは通常の赤外線リモコンフォーマットと異なっています。

実際に通信したロジック波形　*2)

赤色の波形は赤外線ＬＥＤとマイコン間の波形で、緑色の波形は受信モジュールの出力波形
送信側と受信側で反転しているのがわかると思います。
フォーマット図1

赤色の波形を拡大して見るとON部分が38KHzで送信されているのがわかるでしょう。
フォーマット図2

赤外線ＬＥＤと赤外線受信モジュールについて

赤外線ＬＥＤ
秋月通商のこちらで購入できます。
接続は通常のＬＥＤと同じです、ただ、この赤外線ＬＥＤは電流が50mA流せるようですが下回路の様にマイコンに直接接続する場合は20mAとして下さい。
50mA以上流したい場合は一旦トランジスターで受ける回路が必要です、こちらを参考にして下さい。
距離を得るには何個ＬＥＤを付けるとかぁどの程度電流を流すとかぁは実験していません、部品購入して後日行いたいとは思っていますが．．．．．．。
とりあえずぅ、100Ωの抵抗付けてぇ、室内で7m位までは確認していますがぁ．．．．．．

赤外線受信モジュール

秋月通商のこちらで購入できます。
低電圧で駆動したい場合はこちらあたりですかね。

下回路では取付けていませんが、実際に半田付けして回路を作る場合は
端子のGNDと5V間にＣＲ回路(データシート参照)を取り付けて下さい。

《ＰＩＣでの通信》

　これが赤外線で送受信する場合のサンプル回路です、
　送信器の場合は、ＩＲモジュール回路を外して下さい。
　受信器の場合は、赤外線ＬＥＤ回路を外して下さい。

　PICの5番ピン(RA2)をCCP1ピンとして赤外線ＬＥＤに接続しています。

プログラムソースをダウンロードしたら、MPLAB Xにてプロジェクトを作成します。
以下のファイルをプロジェクトディレクトリにコピーしてプロジェクトに取込んで下さい。
次にコンパイルとＰＩＣ書き込みを実行して下さい。　*3)
MPLAB(R) XC8 C Compiler Version 1.32コンパイラを使用しています。

　[送信器プロジェクトファイル]
　Send.c　・・・・・・・・・送信本体のソースプログラム　*3)
　skInfraredCOM.c　・・・・赤外線通信部分の関数を記述したソースプログラム　*3)
　skInfraredCOM.h　・・・・ヘッダファイル
　[受信器プロジェクトファイル]
　Recive.c　・・・・・・・・受信本体のソースプログラム　*3)
　skInfraredCOM.c　・・・・赤外線通信部分の関数を記述したソースプログラム　*3)
　skInfraredCOM.h　・・・・ヘッダファイル

Ｓｅｎｄ．ｃ

送信サンプルプログラムは、通信相手のデバイスNOは255[一斉通知]ので１秒毎にデータ(0x30～0x7b)を繰返し送信するだけです。
また、CCP1(PWM)の機能を使用して37.9KHzの信号を作り出しています。
CCP1(PWM)の機能についてはこちらを参考にして下さい。

Ｒｅｃｉｖｅ．ｃ

受信サンプルプログラムは、マイデバイスNoは10番としています、だからそれ以外のNoで来たらデータを捨てますが、 No=255[一斉通知]ならデータを受信します。

このサンプルプログラムでは、受信したデータは「別途作成のデバッグモニタ」で内容を
表示させていましたが。
「skMonitorLCD.c」は送信データをTimer2のタイミングで送る様に変更しました、その為に、
「skInfraredCOM.c」のＰＷＭ出力とダブるので、「別途作成のデバッグモニタ」は使用出来ません。
ですので、こちらのI2C接続LCD等を利用する必要が有ります。m(_ _)m　
(プログラムはI2C接続LCDを利用する様には変更していません、元ままです) 　*3)

※ I2C接続LCDを利用する様に記事を下記に追記しました。*4)

後は、
受信したデータ内容によってLEDを点灯させたり、モータを回したり自由にアレンジしてみて下さい。

ｓｋＩｎｆｒａｒｅｄＣＯＭ．ｃ

skInfraredCOM.cの関数説明

InitCCP()
　CCP(PWM)機能の設定と初期化をする処理(InfraredSendを使用する時必要です)
　システムクロック周波数は32MHzを設定する事で、PWMの周期37.950Hzを発生させます。
　TMR2プリスケーラ値は１倍で設定、PWMの周期PR2=210で設定されています。
　※ システムクロック周波数を変更する場合は、この設定値を変更する必要が有ります。

InfraredSend(toDeviceNo,KeyCode)
　赤外線ＬＥＤにデータを送信する処理
　toDeviceNo：送信相手のデバイスコードNO（1-250：251-255は予約）
　　　　　　　　　255は[一斉通知]として、受信した相手は無条件でデータを受け入れます。
　KeyCode　：送信する通知情報のデータ（1-255)
　例）InfraredSend(10,100) ;　　や　InfraredSend(255,7) ;

ans = InfraredRecive(MyDeviceNo)
　赤外線受信モジュールよりデータを受信する処理
　MyDeviceNo：自分のデバイス番号(1-250)
　ans　　　　　：受信データが自分へのデータなら受信した通知情報のデータ(1-255)を返す
　　　　　　　　　自分の番号と異なる番号のデータ受信時は、ans=0をかえします
　　　　　　　　　また、受信番号が255時はデータを受け入れます(一斉受信機能)。

　例）
　ans = InfraredRecive(10) ;
　if (ans != 0) {
　     if (ans == 1) LED1 = 1 ;
　     if (ans == 2) LED2 = 1 ;
　     if (ans == 3) {
　          LED1 = 0 ;
　          LED2 = 0 ;
　     }
　}

ｓｋＩｎｆｒａｒｅｄＣＯＭ．ｈ

システムクロックの周波数や赤外線受信モジュールの接続ピンの場所を変更する場合は下の２行を
変えます。

#define _XTAL_FREQ 32000000	// delay用に必要(クロック32MHzを指定)
#define IRpin      RA4		// 赤外線受信モジュールの接続ピンをここで指定する

《PIC受信側をI2C接続LCDで表示させる》 *4)

上記のPIC受信時にデータ表示を行う際、「別途作成のデバッグモニタ」を利用する様にしていたのですが
上記理由で利用出来ないのでI2C接続LCDを使ってデータ内容の表示を行う様に記事を追記します。

PIC受信でI2C接続LCDを使った配線図

　左図がI2Cで接続を行うLCD表示器の
　実態配線図です。
　このLCD関連説明は、こちらを見ましょう。
　又、I2C接続にはプルアップ抵抗が必要ですが
　ここではPIC内部プルアップを利用しました。

↓ここからサンプルプログラムをダウンロードして下さい。
Recive2.zip

ダウンロードファイルを解凍すると下記の様なファイル構成です。
　Recive2.c ･･････････受信本体のソースプログラム(I2C接続LCDに表示させる)
　skInfraredCOM.c････赤外線通信部分の関数を記述したソースプログラム
　skInfraredCOM.h ･･･赤外線通信部分関連ヘッダファイル
　skI2CLCDlib.c ･･････Ｉ２Ｃ接続ＬＣＤライブラリ関数ソースファイル
　skI2CLCDlib.h ･･････Ｉ２Ｃ接続ＬＣＤライブラリ用ヘッダファイル
　skI2Clib.c ･･････････Ｉ２Ｃ通信を行う関数ソースファイル
　skI2Clib.h ･･････････Ｉ２Ｃ通信を行う関数のヘッダファイル

　尚、ＣＰＵのクロックは32MHzを想定しています。

Ｒｅｃｉｖｅ２．ｃ

起動させるとLCDの1行目に"IR Reciver Test "を表示させ、送信側からのデータ待ちを行います。
データを受信したら、０ｘ？？：？とデータの内容を表示させます。

ｓｋＩ２ＣＬＣＤｌｉｂ．ｃ
ｓｋＩ２ＣＬＣＤｌｉｂ．ｈ
ｓｋＩ２Ｃｌｉｂ．ｈ
ｓｋＩ２Ｃｌｉｂ．ｃ

このプログラムはLCDに表示を行う為の物とI2C関連の物です、詳しくはこちらの説明を参照下さい。

《Ａｒｄｕｉｎｏでの通信》

プログラムソースをダウンロードします。解凍すると下の様に展開されます。

[skInfraredCOM]─┬─[examples]────┬─[InfraredRecive]---　InfraredRecive.ino
　　　　　　　　 ├　skInfraredCOM.cpp └　[InfraredSend]-----　InfraredSend.ino
　　　　　　　　 ├　skInfraredCOM.h　
　　　　　　　　 └　keywords.txt

ArduinoIDE0022がインストールされているフォルダー、インストール先を変更していないなら
[C:\Program Files\arduino-0022\libraries]です。
この場所に上記解凍ファイルを[skInfraredCOM]ディレクトリ丸ごと移動します。
また、こちらの[ライブラリ登録]を参考すればより理解が深まるかもぉ？いや、こんがらがるかもぉ。

InfraredRecive．ino　・・・・受信テストの本体スケッチ
InfraredSend．ino　・・・・・送信テストの本体スケッチ
skInfraredCOM．cpp　・・・・赤外線通信部分の関数を記述したライブラリソース
skInfraredCOM．h　・・・・・・ヘッダファイル
keywords．txt　・・・・・・・・キーワードファイル

注意)
ArduinoIDE 1.0.1以降からArduinoライブラリ用インクルードファイル名が変更されています、
なのでこれ以降を利用している人は、skInfraredCOM．cpp と skInfraredCOM．h に
#include "WProgram.h" と記述しています、これを #include "arduino.h" に変更願います。　*1)
PS.　変更しました。　*5

ＩｎｆｒａｒｅｄＲｅｃｉｖｅ．ｉｎｏ

InfraredRecive.inoを開くには、
IDEを起動して、メニューバーの｢File｣→｢Examples｣→｢skInfraredCOM｣→[InfraredRecive]
をクリック操作すればファイルが開かれます。
次に、IDEツールバーの｢Upload｣ボタンをクリックしてコンパイルとarduinoボードに書込みを行います。

受信したデータはArduinoIDEのＣＯＭ画面に表示できる用にしています、シリアルモニタ画面を起動させて下さい。

ＩｎｆｒａｒｅｄＳｅｎｄ．ｉｎｏ

InfraredSend.inoを開くには、
IDEを起動して、メニューバーの｢File｣→｢Examples｣→｢skInfraredCOM｣→[InfraredSend]
をクリック操作すればファイルが開かれます。
次に、IDEツールバーの｢Upload｣ボタンをクリックしてコンパイルとarduinoボードに書込みを行います。

tone()関数を利用して37.9KHzの信号を作り出しています、tone()関数については、arduino日本語リファレンスを見て下さい。

ｓｋＩｎｆｒａｒｅｄＣＯＭ．ｃｐｐ

skInfrredCOM
　赤外線関連ライブラリを使用する為に必要な宣言を行います。
　skInfrredCOM Infrred(snd_pin_no,rcv_pin_no) ;
　　snd_pin_no：赤外線送信用の赤外線ＬＥＤが接続されているピン番号を指定
　　rcv_pin_no：赤外線受信用の受信モジュールが接続されているピン番号を指定
　　　　　　　　　使用しない機能のピンは－１を指定する事。
　Infrredの名前は任意に変更可能です。
　例)　skInfrredCOM Infrred(3,-1) ; // 赤外線関連ライブラリを生成する(3番ピンから出力)

　skInfrredCOM Infrred(3,-1) ;　以下はこの宣言例で記述します。

Infrared.Send(toDeviceNo,KeyCode)
　赤外線ＬＥＤにデータを送信する処理
　toDeviceNo：送信相手のデバイスコードNO（1-250：251-255は予約）
　　　　　　　　　255は[一斉通知]として、受信した相手は無条件でデータを受け入れます。
　KeyCode　：送信する通知情報のデータ（1-255)
　例）Infrared.Send(10,100) ;　　や　Infrared.Send(255,7) ;

ans = Infrared.Recive(MyDeviceNo)
　赤外線受信モジュールよりデータを受信する処理
　MyDeviceNo：自分のデバイス番号(1-250)
　ans　　　　　：受信データが自分へのデータなら受信した通知情報のデータ(1-255)を返す
　　　　　　　　　自分の番号と異なる番号のデータ受信時は、ans=0をかえします
　　　　　　　　　また、受信番号が255時はデータを受け入れます(一斉受信機能)。

　例）
　ans = Infrared.Recive(10) ;
　if (ans != 0) {
　     if (ans == 1) LED1 = 1 ;
　     if (ans == 2) LED2 = 1 ;
　     if (ans == 3) {
　          LED1 = 0 ;
　          LED2 = 0 ;
　     }
　}

ｓｋＩｎｆｒａｒｅｄＣＯＭ．ｈ

インクルードファイル
skInfraredCOM．cpp (赤外線通信部分の関数) の機能を使用する場合に、本体スケッチにて
#include <skInfrredCOM．h>
を宣言します。

スケッチの拡張子を"pde"から"ino"に変更しました(*5) 2020/04/08
PIC受信をI2C-LCDに変更(*4) 2018/02/22
MPLAB X用に記事変更(*3) 2015/10/27
追記(*2) 2014/05/25
追記(*1) 2012/09/14

赤外線通信の実験パート１(マイコン間のデータ通信を行う)

《ＰＩＣでの通信》

《PIC受信側をI2C接続LCDで表示させる》 *4)

《Ａｒｄｕｉｎｏでの通信》

赤外線通信の実験パート１
(マイコン間のデータ通信を行う)