2022-10-8 10:48:45 只看该作者
9543浏览
查看: 9543|回复: 1
打印 上一主题 下一主题

自发电遥控开关接收的研究

[复制链接]
前面提到了315Mhz433Mhz 发送接收模块,淘宝上这种发送+接收模块一套只要3.8

这次文章研究的目标是:如何让接收模块能够收到自发电无线开关(TEL0146)发送的信号。

首先需要对这种模块的基本原理有了解,根据【参考1】资料,它使用调幅AMOOK方式。我的理解是这种方式下:用无信号表示当前输出为0;发射433.29Mhz的无线信号表示当前输出为1


此外与这种方式类似还有一种ASK(“振幅键控”)的调制方式:当需要输出0时,发射幅度较低的433.29Mhz的无线信号(下图A1);当输出1时,发射幅度较高的433.29Mhz的无线信号(下图A2)。

在【参考4】给出的频谱分析的结果中可以更清晰的看到二者区别,左侧是 ASK,右侧是 OOK 方式。

当然,我手上没有频谱仪无法“看”到实际发射的信号,但是我可以使用示波器查看接收模块的输出引脚。接收模块有4个引脚,分别是:GND,DATA,DATA,VCC(中间2个引脚都是用于输出的DATA)。经过实验该接收模块刚好能够接收到手中这个发射器的数据,因此就先用它进行实验。


接下来使用示波器直接观察 DATA引脚,了解一下模块输出的形式。使用的代码是RCSwitch中的例子:

  1. #include <RCSwitch.h>
  2. RCSwitch mySwitch = RCSwitch();
  3. void setup() {
  4.   Serial.begin(9600);
  5.   mySwitch.enableReceive(2);  // Receiver on interrupt 0 => that is pin #2
  6. }
  7. void loop() {
  8.   if (mySwitch.available()) {
  9.    
  10.     Serial.print("Received ");
  11.     Serial.print( mySwitch.getReceivedValue() );
  12.     Serial.print(" / ");
  13.     Serial.print( mySwitch.getReceivedBitlength() );
  14.     Serial.print("bit ");
  15.     Serial.print("Protocol: ");
  16.     Serial.println( mySwitch.getReceivedProtocol() );
  17.     mySwitch.resetAvailable();
  18.   }
  19. }
复制代码
当按下“开”按钮,模块收到 16529064(0x00FF 36A8);当按下“关”按钮,模块收到 16529060(0x00FF 36A4).


使用示波器查看接收模块的输出引脚,可以看到如下波形。就是说当没有数据的时候,引脚为高,之后会拉低一段时间,然后发送数据,发送完毕再次拉高。

类似的,当我使用自发电无线开关时,接收模块也会输出类似波形。因此,它无法工作的问题是软件解码的问题,而不是硬件的问题。

RCSwitch.cpp 有下面一段代码:
  1. /* Format for protocol definitions:
  2. * {pulselength, Sync bit, "0" bit, "1" bit, invertedSignal}
  3. *
  4. * pulselength: pulse length in microseconds, e.g. 350
  5. * Sync bit: {1, 31} means 1 high pulse and 31 low pulses
  6. *     (perceived as a 31*pulselength long pulse, total length of sync bit is
  7. *     32*pulselength microseconds), i.e:
  8. *      _
  9. *     | |_______________________________ (don't count the vertical bars)
  10. * "0" bit: waveform for a data bit of value "0", {1, 3} means 1 high pulse
  11. *     and 3 low pulses, total length (1+3)*pulselength, i.e:
  12. *      _
  13. *     | |___
  14. * "1" bit: waveform for a data bit of value "1", e.g. {3,1}:
  15. *      ___
  16. *     |   |_
  17. *
  18. * These are combined to form Tri-State bits when sending or receiving codes.
  19. */
  20. #if defined(ESP8266) || defined(ESP32)
  21. static const VAR_ISR_ATTR RCSwitch::Protocol proto[] = {
  22. #else
  23. static const RCSwitch::Protocol PROGMEM proto[] = {
  24. #endif
  25.   { 350, {  1, 31 }, {  1,  3 }, {  3,  1 }, false },    // protocol 1
  26. };
复制代码
意思是使用高电平和低电平不同的比例来确定当前数值为0还是1.比如:高电平持续350us,然后出现一个1050us的低电平,那就是13,在 Protocol 1 中,这个值为0;反之高电平持续1050us,然后出现一个350u的低电平,那就是3:1,表示值为1
接下来我们要首先查看一下正确的抓取值,然后再反推编码方式。我们使用 rf433snif-main 这个代码,这个是专用用来统计时间的分析工具。
抓取如下,左侧是原始数据,右侧是我们标记的结果(标注了前面49个数据,因为第50个数据有跟着一个很长的延时,猜测是在数据传输过程中一笔数据会重复三次)

  1. Signal duration: 1445023 us
  2.   N     LOW,  HIGH
  3. -----BEGIN RF433 LOW HIGH SEQUENCE-----
  4.            , 11166
  5. 000    1076,   384    1
  6. 001    1072,   384    1
  7. 002    1072,   392    1
  8. 003    1064,   392    1
  9. 004    1064,   392    1
  10. 005    1064,   396    1
  11. 006     328,  1116    0
  12. 007     328,  1120    0
  13. 008     324,  1120    0
  14. 009     320,  1116    0
  15. 010    1060,   396    1
  16. 011    1064,   400    0
  17. 012     324,  1120    0
  18. 013    1056,   408    1
  19. 014    1052,   408    1
  20. 015     316,  1128    0
  21. 016    1048,   412    1
  22. 017     312,  1128    0
  23. 018    1048,   412    1
  24. 019     312,  1136    0
  25. 020    1044,   416    1
  26. 021     308,  1132    0
  27. 022     308,  1136    0
  28. 023     308,  1136    0
  29. 024     308, 11204    0
  30. 025    1048,   412    1
  31. 026    1048,   416    1
  32. 027    1044,   416    1
  33. 028    1044,   416    1
  34. 029    1044,   420    1
  35. 030    1040,   416    1
  36. 031     304,  1140    0
  37. 032     304,  1140    0
  38. 033     304,  1136    0
  39. 034     308,  1136    0
  40. 035    1044,   420    1
  41. 036    1044,   420    1
  42. 037     304,  1136    0
  43. 038    1044,   416    1
  44. 039    1044,   420    1
  45. 040     304,  1140    0
  46. 041    1040,   424    1
  47. 042     300,  1140    0
  48. 043    1040,   420    1
  49. 044     300,  1140    0
  50. 045    1040,   420    1
  51. 046     304,  1140    0
  52. 047     304,  1140    0
  53. 048     304,  1144    0
  54. 049     300, 11224
  55. ….中间省略…..
  56. -----END RF433 LOW HIGH SEQUENCE-----
  57. Waiting for signal...
复制代码
看起来这里的猜测需要一些运气,重新写出来是下面这样:

  
1
  
1111
1000
0100
1101
0101
0000
1111
1100
0011
0110
1010
1000
1
F
8
4
D
5
0
F
C
3
6
A
8

有了上述的知识之后,目标非常明确,设定用于接收的GPIO引脚上会出现一个高低电平的的序列,我们需要根据序列的时间间隔来判断无线开关是否有按下。同样的代码抓取(特别注意,下面的序列是通过给自发电开关上电的方法来让其发射,这样更稳定的。具体抓到的原始数据在后面),整理之后可以看到下面的有规律的排列:

  1. 3098,104,296,104,296,104,297,104,296,104,296,104,296,104,296,105,296,104,296,104,296,104,296,305,96,304,96,104,296,104,296,305,96,304,96,304,96,304,96,304,97,303,97,103,297,104,296,104,296,104,
复制代码

就说说,拉低3100us,然后是 100us 高,300us….因此,理论上修改前面的Protocol结构体加入这个特征应该是可以实现的,但是不知道什么原因,无法收到。最终,我编写一个简化版的识别代码:

  1. const unsigned long int SelfSwitch[] =
  2. {
  3.   100, 300, 100, 300, 100, 300, 100, 300, 100, 300,
  4.   100, 300, 100, 300, 100, 300, 100, 300, 100, 300,
  5.   100, 300, 300, 100, 300, 100, 100, 300, 100, 300,
  6.   300, 100, 300, 100, 300, 100, 300, 100, 300, 100,
  7.   300, 100, 100, 300, 100, 300, 100, 300
  8. };
  9. static int receiverPin = 2;
  10. static int interruptPin = 0;
  11. unsigned long lastTime = 0;
  12. unsigned long int timings;
  13. unsigned int pos;
  14. boolean shoot;
  15. void setup() {
  16.   Serial.begin(1000000);
  17.   pinMode(receiverPin, INPUT_PULLUP);
  18.   interruptPin = digitalPinToInterrupt(receiverPin);
  19.   lastTime = micros();
  20.   attachInterrupt(interruptPin, handleInterrupt, CHANGE);
  21.   Serial.println("Waiting INPUT pin HIGH");
  22.   Serial.println(sizeof(SelfSwitch) / sizeof(unsigned long int));
  23.   while (digitalRead(receiverPin) != HIGH) {}
  24.   pos = 0;
  25.   shoot=false;
  26. }
  27. int MaxP=0;
  28. void loop() {
  29.   if (shoot) {
  30.       Serial.println("Fired!");
  31.       shoot=false;
  32.     }
  33.     if (pos>MaxP) {
  34.       Serial.println(pos);
  35.       MaxP=pos;
  36.       }
  37. }
  38. void handleInterrupt() {
  39.   if (pos < sizeof(SelfSwitch) / sizeof(unsigned long int)) {
  40.     timings = micros() - lastTime;
  41.     lastTime = micros();
  42.   }
  43.   // 对于第一个需要特别处理
  44.   if (pos == 0) {
  45.     // 如果第一个在[2900,3100]之间,那么开始记录
  46.     if ((timings > 2900) && (timings < 3100)) {
  47.       pos++;
  48.       return ;
  49.     }
  50.   }
  51.   // 如果超出范围
  52.   if ((timings>SelfSwitch[pos]+80)||(timings<SelfSwitch[pos]-80)) {
  53.       // 超出范围的情况下有可能是新的开始
  54.       if ((timings > 2900) && (timings < 3100)) {
  55.         pos=1;
  56.         return ;
  57.       }
  58.       pos=0;
  59.    } else {
  60.       //没有超过范围,满足要求
  61.       // 如果到达最后一个,表明发生
  62.       if (pos==sizeof(SelfSwitch) / sizeof(unsigned long int)-1) {shoot=true; pos=0;}
  63.       else pos++;
  64.     }
  65. }
复制代码
当接收模块收到信号时,GPIO会拉低,首先判断这个是否为 3000us的起始标志(特别注意,从29003100us都会被认定为启示标志。同样的,后面判定的信号也有一个容错范围)。起始之后,逐一对照SelfSwitch中定义的序列,如果相同,那么继续下一个,否则重新开始。这样,如果都能匹配上就认为确实收到了无线开关的发送信号。
经过测试,代码勉强能够工作,需要离得非常近(5CM),并且需要多按下几次。我猜测是因为发射端功率比较小,并且接收模块灵敏度不是很高的缘故。当然,如果真正想用,需要接收模块更好的天线,更加灵敏的芯片,不妨尝试数字无线开关接收端(TEL0142)。

参考:

附录:
1.     抓取的能够正常通讯的遥控器数值:
Signal duration: 1445023 us
  N     LOW, HIGH
-----BEGIN RF433 LOW HIGH SEQUENCE-----
           , 11166
000    1076,   384   
001    1072,   384
002    1072,   392
003    1064,   392
004    1064,   392
005    1064,   396
006     328,  1116
007     328,  1120
008     324,  1120
009     320,  1116
010    1060,   396
011    1064,   400
012     324,  1120
013    1056,   408
014    1052,   408
015     316,  1128
016    1048,   412
017     312,  1128
018    1048,   412
019     312,  1136
020    1044,   416
021     308,  1132
022     308,  1136
023     308,  1136
024     308, 11204
025    1048,   412
026    1048,   416
027    1044,   416
028    1044,   416
029    1044,   420
030    1040,   416
031     304,  1140
032     304,  1140
033     304,  1136
034     308,  1136
035    1044,   420
036    1044,   420
037     304,  1136
038    1044,   416
039    1044,   420
040     304,  1140
041    1040,   424
042     300,  1140
043    1040,   420
044     300,  1140
045    1040,   420
046     304,  1140
047     304,  1140
048     304,  1144
049     300, 11224
050    1036,   420
051    1040,   420
052    1040,   420
053    1044,   416
054    1044,   424
055    1036,   424
056     300,  1144
057     304,  1140
058     304,  1140
059     304,  1140
060    1040,   424
061    1036,   424
062     300,  1144
063    1036,   424
064    1040,   424
065     300,  1144
066    1036,   424
067     304,  1140
068    1040,   428
069     296,  1148
070    1036,   424
071     300,  1144
072     304,  1148
073     300,  1144
074     300, 11232
075    1036,   420
076    1040,   424
077    1036,   424
078    1040,   424
079    1036,   424
080    1036,   424
081     300,  1144
082     300,  1144
083     300,  1144
084     300,  1144
085    1036,   424
086    1036,   424
087     300,  1148
088    1032,   428
089    1040,   420
090     300,  1148
091    1036,   424
092     300,  1144
093    1040,   424
094     300,  1148
095    1032,   428
096     296,  1148
097     300,  1148
098     300,  1148
099     300, 11232
100    1036,   424
101    1040,   420
102    1040,   424
103    1036,   424
104    1036,   424
105    1036,   428
106     296,  1148
107     300,  1144
108     300,  1144
109     300,  1148
110    1036,   424
111    1036,   424
112     300,  1144
113    1036,   424
114    1036,   432
115     296,  1152
116    1032,   424
117     300,  1148
118    1036,   428
119     300,  1144
120    1040,   428
121     296,  1148
122     296,  1144
123     300,  1148
124     296, 11232
125     508,175872
126     200,   880
127     676,   160
128     848,   124
129  200000,     0
130  200000,     0
131  200000,     0
132  200000,     0
133   12296, 11176
134    1072,   392
135    1064,   396
136    1064,   396
137    1064,   400
138    1060,   404
139    1056,   404
140     316,  1132
141     312,  1128
142     312,  1128
143     316,  1128
144    1052,   412
145    1048,   412
146     312,  1128
147    1052,   408
148    1048,   412
149     312,  1132
150    1048,   412
151     312,  1132
152    1048,   412
153     312,  1132
154    1048,   412
155     312,  1132
156     312,  1136
157     308,  1136
158     308, 11212
159    1048,   412
160    1048,   412
161    1048,   416
162    1044,   416
163    1044,   412
164    1048,   416
165     308,  1136
166     308,  1136
167     308,  1136
168     308,  1136
169    1048,   416
170    1044,   416
171     308,  1132
172    1048,   416
173    1044,   416
174     308,  1136
175    1044,   416
176     308,  1140
177    1040,   416
178     308,  1140
179    1044,   416
180     308,  1140
181     308,  1140
182     304,  1140
183     304, 11224
184    1044,   416
185    1044,   416
186    1044,   416
187    1044,   416
188    1044,   416
189    1048,   420
190     304,  1144
191     304,  1136
192     308,  1140
193     304,  1140
194    1044,   416
195    1044,   420
196     308,  1140
197    1044,   420
198    1044,   420
199     304,  1140
200    1044,   420
201     304,  1140
202    1044,   420
203     304,  1140
204    1044,   420
205     304,  1140
206     308,  1140
207     304,  1140
208     308, 11228
209    1044,   420
210    1040,   420
211    1040,   420
212    1040,   420
213    1044,   416
214    1044,   416
215     308,  1144
216     304,  1140
217     308,  1144
218     300,  1140
219    1044,   416
220    1044,   420
221     308,  1136
222    1040,   420
223    1040,   424
224     300,  1144
225    1040,   424
226     300,  1144
227    1040,   420
228     304,  1144
229    1040,   420
230     304,  1140
231     304,  1140
232     304,  1140
233     304, 11236
234    1040,   416
235    1044,   420
236    1044,   420
237    1044,   420
238    1044,   420
239    1044,   420
240     304,  1140
241     304,  1148
242     300,  1140
243     308,  1136
244    1044,   420
245    1040,   420
246     304,  1140
247    1040,   420
248    1040,   424
249     304,  1140
-----END RF433 LOW HIGH SEQUENCE-----
Waiting for signal...
2.抓取的自发电开关数据。
⸮⸮)Signal duration: 210193 us
  N     LOW, HIGH
-----BEGIN RF433 LOW HIGH SEQUENCE-----
           , 38599
000     116,  3084
001     112,   284
002     108,   288
003     108,   284
004     112,   284
005     108,   284
006     112,   284
007     112,   284
008     112,   284
009     112,   284
010     108,   284
011     108,   288
012     308,    88
013     308,    88
014     108,   288
015     108,   288
016     308,    92
017     304,    92
018     304,    92
019     304,    92
020     304,    92
021     304,    92
022     104,   292
023     104,   292
024     104,   292
025     104,  3092
026     104,   288
027     104,   292
028     104,   292
029     104,   292
030     104,   292
031     104,   292
032     104,   292
033     104,   292
034     104,   292
035     104,   292
036     104,   292
037     304,    92
038     304,    92
039     104,   292
040     104,   292
041     304,    92
042     304,    92
043     304,    92
044     108, 98916
045      36,  1072
046      40,  2668
047      68,   740
048      64,  3240
049     148,    28
050      36,  2304
051      40,   392
052      32,   600
053      60,    48
054     216,   856
055      20,   588
056     128,   284
057      20,   876
058      48,   392
059      36,  1696
060      72,   988
061      60,   360
062      84,   104
063      24,  1220
064     128,   140
065      64,   216
066      52,  1108
067      52,    96
068      32,   100
069      16,   176
070      44,   760
071      88,   192
072      60,   648
073     100,   720
074     196,   752
075     100,  1136
076      96,    68
077      32,   288
078      52,   284
079      20,   176
080     136,   372
081      24,    60
082      60,   140
083      56,    76
084     352,   492
085      36,   320
086      76,   244
087     100,   144
088     364,   720
089      68,   132
090     204,   336
091     236,    32
092     100,   100
093     232,   380
094     192,    28
095     264,   132
096      28,    28
097     136,   752
098      60,   312
099      88,   360
100     236,   588
101     104,   432
102      92,   156
103      56,    40
104     176,   252
105      72,   456
106      36,    92
107     160,    88
108     112,   336
109     232,    56
110     264,    80
111      56,   160
112     136,    44
113     272,    88
114     136,    40
115     108,   112
116     372,    84
117      56,   532
118     284,    48
119     360,    88
120      36,   164
121      80,    88
122      88,   212
123      64,    12
124      32,   116
125     124,   192
126     376,   260
127     112,   296
128      56,    84
129     128,   328
130     128,   592
131     200,   608
132     380,   172
133      40,   140
134     100,   148
135      56,   480
136      64,   356
137     640,   356
138     120,    12
139      16,   220
140     124,   536
141     320,    84
142      60,    80
143      44,   128
144     120,    52
145      72,    44
146     108,    36
147     204,    76
148      88,   224
149     308,   108
150       8,    52
151      64,     8
152     128,    36
153      80,   428
154     204,    96
155     108,    68
156      88,   180
157     116,    28
158     172,   136
159      76,    40
160      92,    84
161      52,   516
162     472,   472
163     156,    84
164     292,   368
165     180,   120
166     268,   196
167     248,     0
168     188,   236
169     172,   104
170      24,    36
171     140,   180
172     180,   192
173     108,   136
174     112,   140
175      72,    16
176     292,    48
177     164,   136
178       8,   240
179      76,    92
180     156,    32
181     264,   292
182     600,   260
183      88,    76
184     412,    88
185     108,   184
186      60,    52
187     236,     0
188     168,    68
189      76,    80
190     100,   568
191     436,   156
192     108,    72
193      68,   304
194     120,   544
195       4,    20
196     180,    68
197      48,    48
198     188,   244
199     160,   104
200     496,   184
201     148,   276
202       8,   116
203      64,    24
204     168,   520
205      20,   172
206     104,   340
207     108,    72
208     384,    48
209     164,   164
210     176,    76
211     228,    40
212     200,   248
213     188,   132
214     328,    92
215     152,   112
216     176,    64
217     132,    80
218      76,   144
219     196,   228
220     140,    40
221      16,   280
222     272,   100
223     900,   152
224      48,    92
225     572,    52
226      68,   196
227     120,   256
228     156,   128
229      48,    48
230      36,   128
231     772,   232
232     516,    60
233     272,   172
234     164,    92
235     568,   144
236      80,   120
237      16,     8
238     164,    28
239      16,    88
240     304,   180
241     652,   340
242      48,   108
243     116,    32
244     264,    36
245     200,   192
246     448,    68
247     180,   552
248      80,    80
249      80,    76
-----END RF433 LOW HIGH SEQUENCE-----

Waiting for signal...






沙发

zoologist  中级技匠
 楼主|

发表于 2022-10-8 10:58:01

本位接收的完整代码:

SelfPowerReciver.zip (1.11 KB, 下载次数: 1)

用于监听信号的代码:
rf433snif-main.zip (138.35 KB, 下载次数: 5)
回复

使用道具 举报

高级模式
B Color Image Link Quote Code Smilies |上传

本版积分规则

为本项目制作心愿单
购买心愿单
心愿单 编辑
[[wsData.name]]

硬件清单

  • [[d.name]]
btnicon
我也要做!
点击进入购买页面
上海智位机器人股份有限公司 沪ICP备09038501号-4

© 2013-2023 Comsenz Inc. Powered by Discuz! X3.4 Licensed

mail