摘 要： 對交互組件的RC5碼信號規(guī)范進行分析，定義了遙控器的脈沖、狀態(tài)變量以及解碼應用的數(shù)據(jù)類型，完成交互組件的初始化、中斷處理、鍵值信號處理的流程設計與軟件實現(xiàn)。最后基于嵌入式操作系統(tǒng)在機頂盒硬件上進行人機交互運行調試。結果表明，該交互組件不僅能滿足數(shù)字電視和交互增值業(yè)務的需求，而且相比其他同類產品在響應速度上得到提高，人機交互的時延有所減小。
關鍵詞： 數(shù)字電視；機頂盒；交互組件；RC5碼；軟件設計；實時性
三網融合和信息技術的發(fā)展引發(fā)了有線電視的數(shù)字化整體平移，數(shù)字電視機頂盒則是終端用戶接收數(shù)字電視和CATV寬帶綜合服務的平臺。數(shù)字電視機頂盒不可缺少的模塊是用戶交互組件的設計與實現(xiàn)，其目標是以簡單的方式提供對電視屏幕的選擇控制，同時提供可視反饋信息和瀏覽[1]。遙控接收是最主要和最便利的用戶交互組件，軟件位于嵌入式系統(tǒng)的上層。
1 交互組件的基本工作原理與鍵值規(guī)范
遙控器將遙控信號(二進制脈沖碼)調制在38 kHz的載波上,經緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管,轉化為紅外信號發(fā)射給遙控紅外接收模塊，后者將用戶指令轉換成相應的鍵值，發(fā)送給嵌入式系統(tǒng)來執(zhí)行相應的處理和操作，從而實現(xiàn)人機交互[2]。二進制脈沖碼的形式有多種,其中最為常用的是脈沖寬度調制碼(PWM)、脈沖位置調制碼(PPM)和RC5(Remote Control 5)碼等[3]。本系統(tǒng)交互遙控器組件設計采用符合Philips RC5P標準的信號，RC5碼的格式如圖1所示[4]。
2 交互組件軟件設計與實現(xiàn)
交互實現(xiàn)的流程是：遙控信號觸發(fā)一個中斷并將接收到的碼值存入一指定的緩沖器中，同時發(fā)送一個信號給應用程序中專門負責接收遙控器按鍵值的任務。此任務不斷地讀取遙控信號，一旦檢測到信號，就到指定的緩沖器中將碼值讀出，再按照事先規(guī)定好的遙控器碼值對應表轉換為應用程序可以識別的鍵，并通過消息隊列發(fā)送給用戶接口界面程序，由它對按鍵進行響應，并進行相應的處理操作[2]。首先構造遙控器相關的狀態(tài)及數(shù)據(jù)類型如下：
遙控器脈沖的類型
typedef struct PULSE {
u_int32 length;
bool high;
bool shortpulse;
bool longpulse;
bool interwordpulse; } PULSE, * PPULSE;
遙控器狀態(tài)枚舉變量
enum irstate
{
STATE_HEADER_SEARCH,
STATE_MODE_SEARCH,
STATE_TRAILER_SEARCH,
STATE_CUSTOMER_SEARCH,
STATE_BSKYBMODE_SEARCH,
STATE_CMD_SEARCH,
STATE_SFT_SEARCH
};
遙控器解碼應用的類型
typedef struct IRDECODE_INSTANCE {
enum irstate current_state;
u_int32 packet;
u_int32 last_packet;
u_int32 num_bits;
u_int32 prev_bit;
u_int32 mid_bit;
u_int32 last_cnxtcode;
bool sent_key_up;
bool last_matched;
}IRDECODE_INSTANCE,*PIRDECODE_INSTANCE;
交互組件的軟件模塊主要完成初始化、中斷處理、鍵值信號處理等任務。
2.1 初始化
組件初始化通過一些函數(shù)模塊主要完成以下任務：
（1）初始化定時器、端口引腳。通過軟件函數(shù)分別實現(xiàn)前/后端硬件和端口的初始化。
（2）檢測端口初始化是否完成，設置寄存器值，創(chuàng)建信號量，當有中斷時給解碼任務發(fā)送消息。
（3）使能中斷，啟動中斷處理程序。
為了提高交互組件響應的快速性，在初始化過程中需要以較高的優(yōu)先級配置遙控器中斷寄存器。
2.2 中斷處理
中斷處理函數(shù)先將接收到的脈沖信號存入先進先出（FIFO）存儲器，同時產生一個中斷信號，觸發(fā)中斷處理程序從FIFO存儲器中讀出信號，存入緩存，再發(fā)送一個消息觸發(fā)解碼任務，從而進行脈沖信號的解碼處理。
2.3 鍵值信號處理
接收到中斷處理程序發(fā)出的消息后，鍵值處理任務啟動，讀取緩存中的信號值，并調用ir_state_change()函數(shù)來實現(xiàn)信號的解碼，從RC5碼中得到系統(tǒng)能夠識別的鍵值，取得與表1中相應的鍵值，發(fā)送鍵值消息到Process_keystroke()函數(shù)，嵌入式系統(tǒng)主CPU根據(jù)接收到的具體IR鍵值和對應的功能完成相應的操作。IR_Decode()函數(shù)實現(xiàn)鍵值信號處理即脈沖信號解碼過程，流程如圖3所示。
具體實現(xiàn)代碼：
void IR_Decode(void * pinst_decode, PIRRX_DATAINFO
pdatainfo, PIRRX_KEYINFO pkeyinfo)
{ PIRDECODE_INSTANCE pinstance;
u_int16 count;
pinstance =(PIRDECODE_INSTANCE)pinst_decode;
count = query_data(pdatainfo->iwrite, pdatainfo->iread);
while (count > 0)
{trace_new(TR_IRD,"\nRC5DECOD: IRData 0x%8.8X ",
pdatainfo->data[pdatainfo->iread]);
pinstance->current_state = ir_state_change(pinstance, pdatainfo,
count, pkeyinfo);
count = query_data(pdatainfo->iwrite, pdatainfo->iread);
}
}
3 系統(tǒng)測試與運行
作為一種支持光纜與同軸電纜混合網(HFC)綜合業(yè)務的嵌入式電子設備，在數(shù)字電視機頂盒樣機上進行調試，并運行基于電纜調制解調器（Cable Modem）的網絡接入和數(shù)字電視接收服務，運行效果良好，人機交互響應快、時延小。運行測試效果圖如圖4所示。
本文設計實現(xiàn)了能支持數(shù)字電視、數(shù)據(jù)廣播等綜合業(yè)務機頂盒的交互組件的數(shù)據(jù)結構、軟件流程，并在嵌入式操作系統(tǒng)VxWorks軟件環(huán)境下完成了調試運行，運行結果滿足人機交互的業(yè)務需求和實時性要求。
參考文獻
[1] 陸偉.交互式電視系統(tǒng)中的機頂盒[J].有線電視技術，2002，9(20)：63-64.
[2] 章悅.新一代數(shù)字高清晰度電視機頂盒用戶接口軟件設計與實現(xiàn)[D].天津：天津大學，2004.
[3] 丁磊.一種基于RC5編碼的按摩浴缸用紅外遙控器設計[J].微計算機信息，2006，22(17)：14-17.
[4] ATMEL.AVR415：RC5 IR remote control transmitter[S].2003.
[5] ATMEL.AVR410：RC5 IR remote control receiver[S].2002.