身为一位资深电子发烧友，他经常自己动手将家中传统电器改造成智能电器。此次，该同学基于涂鸦 IoT 开发工具，使用涂鸦 WBR1D 云模组、红外遥控器外壳等器材，借助涂鸦智能红外遥控开源硬件开发资料，将屋里的空调改造成智能空调，可通过手机 App 轻松控制，女友感动坏了。
以下内容为涂鸦开发者“李勇”创作，经其授权编辑发布：
参加此次涂鸦智能&立创EDA实战训练营，要求做物联网相关项目，使用涂鸦的云模组。一提到云，我最先想到的是智能家居，自己平时工作之余，也做了不少与物联网相关的项目，做的大大小小的项目不少，家里电器差不多都自己动手改造成智能的。
正好最近有做红外遥控空调的想法。冬天来了，女友起床太早都不敢掀被子（太冷），一直想改造成智能的，用手机控制，支持定时开启/关闭，智能场景联动。加上工作原因，有涂鸦智能的云开发需求，所以参加此次训练营。
功能设计
要实现空调控制，就是要发送红外信号，所以要有红外发送功能。市面上空调种类繁多，肯定要适用多种品牌和机型，所以要有红外学习功能。要支持场景联动，就要有环境感知传感器。要支持手机控制，就要有云端和模组。
综上，设计功能有：
1、红外发送（红外发射管）；
2、红外学习（一体化接收头）；
3、室内温度检测（DHT11）；
4、手机控制（通过涂鸦云模组实现）。
成品效果
在实际场景中，空调的安装位置一般都不固定，所以，红外控制器不能近距离控制。参考其他大品牌红外控制器设计，采用壁挂式设计，可以挂在天花板或墙壁上。
控制板全部用立创EDA绘制，自己手工贴片，涂鸦云模组上面的文字是被清洗剂洗掉了，操作时大意了。
使用的公模外壳，安装效果如下。
硬件设计
1.电源
电源部分采用Micro USB接口，直接提供5V电源，经过内部分压得到3.3V电压，为MCU、涂鸦云模组和外围电路供电。降压采用TI的TLV62569DBVR电源芯片，外围器件少，功率大，纹波小。
2.云模组
采用涂鸦智能提供的WBR1D-IPEX云模组，WBR1D是双频双模模组，支持WI-FI和蓝牙，采用MCU接入方案，通过串口与MCU连接。
3.MCU
MCU采用ST的STM32F103C8T6，64K的Flash。
4.红外发射
红外发射采用红外管，因为是壁挂式安装方式，所以对控制范围有要求，本设计中采用8颗红外发射管并联，每科管子由一颗大功率三极管驱动，所有三极管由一个控制端驱动。以提高发射功率，提高发射功率后，红外控制范围会明显扩大。（多颗红外管最好并联控制，不要为画PCB方便或者节省器件而选择串联，串联的管子都不会正常工作，发射功率会大幅度下降。）
5.红外接收
红外接收比较简单，直接采用一体化接收头。
6.附加电路
按键
按键用于配网使用，但是在实际调试时，模组会自动配网，所以按键改为清除红外预存的数据。
LED
LED用于指示配网状态和进入红外学习模式，以及故障闪烁。
DHT11
DHT11用于检测室内温湿度，在本设计中，红外遥控器作为单品使用，DHT11可以向云端上报室内温度、湿度，可实现智能场景联动。
7.PCB设计
PCB设计时，因为是壁挂式，所以选了一个公模外壳。在设计时器件布局和PCB外形要符合外壳尺寸。
外壳：
PCB：初版PCB有几个错误，按键位置与LED位置反了，丝印错误，已经更新。
软件设计
1.红外接收实现
红外接收比较简单，如果是易于解析的NEC格式编码，直接用定时器捕获外部输入电平时间长度即可，对于不易解析的编码（厂家自定义的编码）采用外部中断和定时器方式测电平时间长度。对于NEC格式编码，按照NEC编码格式的规范，先判断低电平时间，通过长度区分起始码、数据码和结束码。网上例程比较多，这里就不赘述了，要注意的是：有的厂家空调虽然是NEC编码，但是他们的编码中高低电平长度一般都不同，所以在中断中判断电平长度时，要注意设置范围。
2.红外发射实现
红外发射是红外管完成，注意：红外管不发射红外在接收端输出1，发射红外在接收端输出是0，这里要注意区分。
实现方式用定时器输出一个38K的方波，控制方波输出的时间长度即可实现发送不同的数据和编码。本项目采用两个定时器来实现发送红外，TIM1输出38K载波，TIM3定时，由TIM3计时，控制TIM1输出/关闭PWM，这样可以实现任意时间长度发送。但是这样比较耗费MCU资源，对于STM32来说，影响不大，对于小型MCU就要考虑资源了。
下面是实现红外发送的关键代码：
发送一组完整红外编码Inf_RX_NECcoding（）
-
void Inf_RX_NECcoding(uint8_t *pbuff,uint8_t Length,uint8_t quantity)
-
{
-
uint8_t i;
-
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);
//开输出
-
TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
//开定时器
-
TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);
-
-
while(Inf_RX_StartCode());
//起始码
-
-
if(Length>InfraredDataLength)
//数据有效长度限制
-
Length = InfraredDataLength;
-
-
for(i=
0;i<Length;i++)
//发送数据
-
Inf_RX_Data(pbuff[i],Right);
-
-
while(Inf_RX_Stop());
//结束码
-
-
while(Inf_RX_Interval());
//间隔码
-
-
while(Inf_RX_StartCode());
-
-
if(Length>InfraredDataLength)
-
Length = InfraredDataLength;
-
-
for(i=
0;i<Length;i++)
-
Inf_RX_Data(pbuff[i],Right);
-
-
while(Inf_RX_Stop());
-
-
for(i=
0;i<quantity;i++)
//重复发送
-
while(Inf_SendRepeatedly());
-
-
TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,DISABLE);
//关输出
-
TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);
//关定时器
-
TIM_Cmd(TIM1,DISABLE);
-
}
数据发送（1个8位）
-
uint8_t Inf_RX_StartCode(void)
-
{
-
if(!retemp)
-
{
-
retemp=
1;
-
TimerOclk=
0;
-
TIM_SetCompare1(TIM1,
1100);
//设置占空比为50%
-
}
-
if(TimerOclk==
441)
//低电平时间到
-
TIM_SetCompare1(TIM1,
0);
//设置占空比为0
-
if(TimerOclk==
881)
//高电平时间到
-
{
-
retemp=
0;
-
TimerOclk=
0;
-
}
-
return retemp;
//状态返回
-
}
3.红外学习功能
本项目中只实现NEC编码红外学习，当按下手机端空间时，如果没有指令，会自动进入学习状态，等待发送红外指令。红外指令接收到以后，会自动保存。
4.云功能实现
因为使用涂鸦的MCU接入方案，云端只做功能和APP界面的配置，并下载MCU的SDK，将SDK移植到代码中即可
云端功能配置：
APP界面配置：
5.防跑飞
在实际测试过程中遇到了，设备掉线和控制无反应问题，起初以为是网络问题，更换网络以后，问题依旧存在。
拆下板子发现整个PCB发烫，测量MCU供电只有接近2V左右，照理说可以正常工作。拔掉电源，重插，MCU供电恢复。
等待问题再次出现时，测得红外管驱动三极管控制端一直是低电平，问题发现了：8颗红外发射管的发射功率比较大，在关闭输出时可能是被中断打断，导致关断不成功，红外管一直处于发送状态，时间一长，8颗红外管总电流增大，提供给MCU的电流减小，出现假死现象。
为了解决这个问题，增加了三道防线，一是每次发送完成后将输出和定时器一起关闭，这样可以减少中断冲突的机率。二是增加STM32内部测温，一旦检测到温度超过允许值，再关定时器和PWM输出1次，如果超过警报值，直接复位MCU。三是增加看门狗，定时喂狗，防止假死和程序跑飞。
加上这三道防线后，实测问题不再发生。
关键点分析
1.MCU_SDK 移植
涂鸦提供配套的MCU SDK，具体使用方式涂鸦也提供很多的文档，b站也有很多案例。我们只需要移植到MCU中即可，通过串口通讯，实现MCU接入。注意接涂鸦模组串口的波特率，一般默认是9600，也可以修改为115200，具体在云端控制台的硬件开发->模组固件中修改。在移植时有以下几个地方要注意：
**mcu_api.c**
1）串口接收函数uart_receive_input()，要用中断法接收，防止数据丢包
涂鸦提供串口数据接收缓存和数据处理方法，我们不需要再单独去做处理，只需要在串口接收中断里面调用uart_receive_input()函数即可。
-
//USART2中断服务函数
-
void USART2_IRQHandler(void)
-
{
-
uint8_t
value ;
-
if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)
//接收中断
-
{
-
value = USART_ReceiveData(USART2);
//读取接收数据
-
uart_receive_input(
value);
//数据存入涂鸦缓冲器
-
}
-
}
2）数据轮询函数wifi_uart_service()，要轮询这个函数，不然模组下发的数据MCU接收不到。放在主循环里面就行。
-
while (
1)
-
{
-
wifi_uart_service();
//轮询涂鸦数据
-
/*
-
用户其他函数
-
*/
-
}
3）协议初始化函数wifi_protocol_init()，这是为涂鸦串口数据提供一个缓存空间，在初始化中调用，初始化后不需要再调用。
-
int main(void)
-
{
-
wifi_protocol_init();
//涂鸦模组协议初始化
-
/*
-
用户其他初始化函数
-
*/
-
while(
1)
-
{
-
wifi_uart_service();
//轮询涂鸦数据
-
/*
-
用户其他函数
-
*/
-
}
-
}
**protocl.c**
1）串口发送函数uart_transmit_output()，用调用法发送，也可以用中断。
涂鸦提供串口发送数据处理方法，我们也不需要再单独去做处理，只需要将串口发送语句放在uart_transmit_output()函数里即可。
-
void uart_transmit_output(unsigned char value)
-
{
-
while((USART2->SR &(
1<<
7))==
0);
-
USART2->DR =
value;
-
}
2）所有数据上报函数all_data_update()
我们要在all_data_update函数中实现设备数据的传入，涂鸦模组或向MCU申请返回设备全部数据，设备数据通过all_data_update函数发送，所以要把设备的数据项传入到对应的函数中。注意：这个函数根据自己云端定义的功能对应，不能直接添加。
-
void
all_data_update(void)
-
{
-
//此代码为平台自动生成，请按照实际数据修改每个可下发可上报函数和只上报函数
-
mcu_dp_bool_update(DPID_SWITCH,AirControlStructure.AirPowerControl);
//BOOL型数据上报; //当前开关
-
mcu_dp_value_update(DPID_TEMP_SET,AirControlStructure.AirRunTemper);
//VALUE型数据上报; //当前温度设置
-
// mcu_dp_value_update(DPID_TEMP_CURRENT,AirControlStructure.AirRunTemper); //VALUE型数据上报; //当前当前温度
-
mcu_dp_enum_update(DPID_MODE,AirControlStructure.AirRunMode);
//枚举型数据上报; //当前工作模式
-
mcu_dp_enum_update(DPID_FAN_SPEED_ENUM,AirControlStructure.AirRunFan);
//枚举型数据上报; //当前风速
-
// mcu_dp_enum_update(DPID_STATUS,AirControlStructure.AirRunFlag); //枚举型数据上报; //当前状态
-
mcu_dp_bool_update(DPID_AUTO,AirControlStructure.AirForceful);
//BOOL型数据上报; //当前自动模式
-
mcu_dp_bool_update(DPID_HEAT,AirControlStructure.AirHeat);
//BOOL型数据上报; //当前辅热
-
}
3）单个数据下发处理函数，在protocl.c中涂鸦定义了与功能对应的处理函数，我们要在对应函数中实现控制代码。示例
-
static unsigned char dp_download_switch_handle(const unsigned char value[], unsigned short length) //开关
-
{
-
//示例:当前DP类型为BOOL
-
unsigned
char ret;
-
//0:关/1:开
-
unsigned
char switch_1;
-
-
switch_1 = mcu_get_dp_download_bool(value,length);
-
if(switch_1 ==
0) {
-
AirControlStructure.AirPowerControl=OFF;
//关
-
AirControlStructure.AirHeat = OFF;
//辅热关
-
AirControlStructure.AirForceful = OFF;
//强劲关
-
}
else {
-
AirControlStructure.AirPowerControl=ON;
//开
-
}
-
AirControlInfRX();
//发送红外代码
-
-
//处理完DP数据后应有反馈
-
ret = mcu_dp_bool_update(DPID_SWITCH,switch_1);
-
if(ret == SUCCESS)
-
return SUCCESS;
-
else
-
return ERROR;
-
}
其实MCU接入方案，就是串口通讯。涂鸦提供有SDK，在云端定义好功能，配置好固件和APP面板，下载SDK包，移植到MCU代码中就可以用，不要单独做函数设置配网，上云等繁琐的工序。这对产品研发者来讲，不管是测试，还是研发，都是非常友好的。
2.空调控制
以上工作完成后，重点来了，代码写得再漂亮，电路设计再完美，控制不了空调都等于0。大家都知道空调是红外遥控控制，所以本项目就是发射空调遥控器发射的红外编码，代替遥控器控制空调。这里的难点在于如何获得空调的红外编码，目前市面上销售的空调，红外编码都是厂家自定义的。售后或者说明书里面也不会提供具体的编码协议，所以只能自己去解析。下面简述解析过程，解析篇幅较多，详细内容请移步“阅读原文”。
首先要获得红外的编码，我的方式是用逻辑分析仪和红外接收头，按遥控器的一个键，查看分析仪捕获的波形，通过波形解析出数据，这个过程不难，但是很繁琐。
以开机为例，按下开机键，遥控器发送一组红外编码，逻辑分析仪捕获到波形，如图
重复按下开机键，每次分析仪捕获的波形都相同，将波形放大后打印，如图：
这就是完整的一组红外波形，我只要发送与这组波形一样的编码即可控制空调开机。但是现在只是知道了电平变换时间，具体变换的时间长度代表什么还不知道。但是通过这组完整的波形可以看出，它是符合NEC编码格式（不了解NEC红外编码格式的，请先查查相关资料），只是电平变换时间长度略有不同而已，所以先尝试用NEC编码接收程序试一下。通过NEC编码红外接收程序测试，发现能够接收到数据：
那么现在直接发送这组红外数据，就能控制空调开机。但是实测没有办法控制，空调无反应。反过来查看逻辑分析仪捕获的波形，这个波形与标准NEC编码的发射波形除了高低电平变换时间长度不同，总长度也不同。细看这个开机波形，它的前半部分和后半部分是相同，按照NEC格式截取前后半个部分波形，
前半部分：
后半部分：
惊奇的发现它们的起始码、数据码是相同的，结束码略有不同，由此可以看出，这个红外编码是由两帧构成，两帧之间有一个中间码，是连接以及第一帧和第二帧用的。将第一帧波形、第二帧波形和完整波形，得到中间码的波形。
通过逻辑分析仪得出，中间的电平变化时间关系：
由此，解析出起始码、数据码、中间码和结束码的电平变化时间间隔，按照解析的接收重新定义红外发送函数，测试能正常开机。
3.App功能配置
App界面除了默认功能外，加了部分功能，因为使用的公版APP界面，所以界面UI和功能自定义的范围有限，后期会改成面板SDK开发，现阶段时间不多，做不了开发。
以强劲功能为例，本项目设计时，没有添加强劲功能。现在要添加，首先进入涂鸦IoT开发平台，找到项目，进入APP面板配置页面，在页面点击“编辑”，
进入编辑页面，先选择按钮添加的位置，这里添加到更多页面
配置好属性和关联功能以后，点击发布，涂鸦会自动打包，打包好了以后，会提供测试二维码，扫二维码可以测试这个面板，如果测试通过点正式发布，发布以后，手机端退出“涂鸦智能”APP，重新进入，添加的功能就生效。
总结
这次使用涂鸦智能，不管是整体开发流程，还是技术服务，涂鸦做得非常好。
涂鸦模组提供MCU SDK，用户只需要移植到MCU OS中，即可完成上云操作，节省研发和调试周期。
涂鸦提供的稳定MCU接入模组SDK，减少用户程序逻辑架构不严谨造成的错误，减轻用户底层代码量。
涂鸦技术支持服务也非常周到，不定期询问开发者是否有问题需要解决，这点比某科模组做的好。
如果想自己亲自动手DIY的，可以戳：
建议：涂鸦能开放模组的二次服务，为开发者和物联网设备厂商提供更多的自定义服务和功能，相信会受到更多开发者和物联网爱好者的青睐。
还在等什么！为女友DIY创造一个温暖舒适的家居生活，低成本改造自家空调可真是真香系列~撒花~
转载：https://blog.csdn.net/weixin_50563088/article/details/112401010