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来自微芯片的摩尔斯电码

彼得·加布里斯
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2012年2月9日

CPOL

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微型射频收发器上的PIC微处理器程序示例。

引言

我们将看到莫尔斯电码如何用于从一个包含LED和PIC16F886微处理器的微型IQRF（参见参考文献[1]）TR-52BA板进行通信。该程序用C语言编写，并由B. Knudsen Data [2]提供的免费CC5X C Compiler for the PICmicro Devices版本3.4编译。

莫尔斯电码是塞缪尔·F·B·莫尔斯和阿尔弗雷德·威尔在176年前开发的，用于将文本信息以一系列开/关音调、灯光或咔哒声的形式传输，熟练的听众或观察者可以直接理解[3]。我们将使用莫尔斯电码广播TR-52BA [5]板的当前状态和已安装的应用程序信息。

IQRF平台和TR-52收发器

IQRF [1]是一个完整的模块化无线连接平台，基于智能收发器，价格实惠且易于使用。射频收发器[4]是集无线电发射器和接收器于一体的设备。在这个项目中，我们并不真正关心无线电连接。IQRF收发器配备了内置的PIC微控制器，我们想对其进行编程。我们将使用配备PIC 16F688微控制器的TR-52BA收发器。我们的程序应该在任何IQRF智能收发器上运行良好，此处所示的原理适用于各种PIC微控制器。

时序

莫尔斯电码由点（短促的蜂鸣声，称为“滴”）和划（较长的蜂鸣声，称为“嗒”）组成。划的长度是点的三倍，字符内的蜂鸣声之间有一个与一个点持续时间相同的停顿，字符之间有一个与一个划持续时间相同的停顿。单词之间的停顿应该持续7个点。对于更快的传输，即CODEX，点应该持续50毫秒；对于较慢的传输，即PARIS，点应该持续60毫秒。收发器计时器以10毫秒为间隔。我们将定义两个宏来方便地处理计时

// macro controls the hand speed (10*ms)
// 1 dot 60ms PARIS
// 1 dot 50ms CODEX
#define dot 6
#define dash 18

为方便和提高代码的可读性，我们将时间处理封装到三个函数中。

void pause( uns8 delay )
{
    delay *= dot;
    waitDelay( delay );
}

该函数接收参数delay，其中包含以点为单位的所需延迟长度。因此，我们将其乘以点宏，以获得10毫秒的倍数值，然后将该值发送给操作系统函数waitDelay()。有关操作系统提供的所有好东西的完整列表，请参见[6]。

顺便说一句：我们正在修改程序内部的传入参数。这是良性的，C函数参数是按值传递，而不是按引用传递。

void dit()
{
    _LEDG = 1;
    waitDelay(dot);
    _LEDG = 0;
    waitDelay(dot);
}

预定义地址_LEDG就像一个二进制变量，它与焊接在收发器绿色LED上的PIC引脚相关联。将值设置为1将点亮绿色LED。将_LEDG设置为0将关闭灯。RT-52BA上还有一个红色LED。我们可以使用_LEDR变量以相同的方式控制它。

我怎么知道要使用_LEDG？IQRF提供了一个很好的开发环境，可以从[7]免费下载。预定义内存位置的描述在*memory.h*文件中。

另请注意，我们在蜂鸣声后包含了一个持续一个点长的暂停，以将该蜂鸣声与下一个蜂鸣声分开。dah()函数与dit()非常相似，唯一的区别是蜂鸣声更长。

void dah()
{
    _LEDG = 1;
    waitDelay(dash);
    _LEDG = 0;
    waitDelay(dot);
}

莫尔斯电码表编码

微小的PIC芯片上没有多少RAM可以浪费。因此，我们需要计划高效地将莫尔斯电码存储在内存中。莫尔斯电码仅由点和划组成，自然建议使用二进制存储，其中1表示划，0表示点。例如，字母C（划-点-划-点）将被编码为1010或十六进制的0xA。幸运的是，Knudsen的C语言进行了扩展，支持二进制字面量，您可以将其写为bin(xxxxxx)或0bxxxxxx，其中x是0或1。该语法允许使用“.”（句点）符号来分隔各个位，以提高可读性。

单个字符的莫尔斯电码长度各不相同。由于长度不超过5个蜂鸣，因此还剩下3位用于在存储代码的同一字节中存储代码的长度。我们决定将长度存储在最右边的位中。例如，字母C将是0b0.1010.100。最后3位100（十进制值4）告诉我们C的代码有4个蜂鸣。字节的中间部分“1010”是代码，最左边的额外0是一位我们没有使用的位。

将整个代码按字母顺序排序存储在数组中非常自然，有助于为给定字符选择代码。

static uns8 m[26]; // character codes
m[ 0]=0b000.01.010;//A
m[ 1]=0b0.1000.100;//B
/* and so on */ 
encoded_character = m[ character_to_encode – ‘A’];

我们利用了所有大写字母都是连续按字母顺序进行ANSI编码的知识。我们可以对小写字母使用相同的技巧。

一旦找到字符的代码，就可以通过将其发送到以下函数来广播它

void key(uns8 a)
{
    uns8 n = a & 7; // beep count
    for( n = n + 2; n > 2; n--)
    {
        uns8 mask = ( 1 << n );
        if( a & mask )
        {
            dah();
        }
        else
        {
            dit();
        }
    }
    pause(2); // 3 dots between characters, 1 was already after the beep
}

字符中的蜂鸣声数量通过掩码从代码字节中提取。数字7在二进制中是0b000111，与其进行按位AND操作会删除字节中的所有其他1。我们将值存储在变量n中

uns8 n = a & 7;

然后，我们从位置 n+2（位从右开始索引，从0开始）开始遍历代码字节中的位，并一直向下到索引3。我们不想广播用于存储和获取代码长度的最后3位。

要从代码字节中选择索引位，可以再次使用掩码。我们通过将值1左移到索引位的位置来创建掩码。

uns8 mask = ( 1 << n );

然后，如果掩码结果为1，则广播划，否则为点。

由于dit()和dah()函数被编写为在每次蜂鸣后插入一个持续一个点的暂停，因此我们需要添加一个持续两个点的暂停来完成字符。

代码的其他值得注意的部分

为了获取用户应用程序的状态信息，我们调用操作系统函数appInfo()。该函数将用ANSI文本格式的信息填充bufferINFO内存的32个字节。我们遍历该缓冲区并广播存储在那里的文本。

PIC微处理器配备了看门狗定时器，作为防止死锁的保护措施[8]。如果程序长时间（在微电子世界中，4秒看起来很长）没有通知系统它处于活动状态，看门狗会重置处理器。由于我们有意延迟程序执行，因此我们需要不时地通知看门狗（“踢狗”）。我们通过调用操作系统函数clrwdt()在广播每个字符之前完成此操作。

编程收发器

为了将所有部分整合在一起，我们使用与 IQRF IDE [7] 一起下载的名为 *template.c* 的代码模板文件。完整的代码已附上。现在我们将使用通过 USB 数据线连接到 PC 的 IQRF TR 主机 USB 模块 CK-USB-04。

  1. 将TR-52BA插入主机模块上的SIM卡连接器。
  2. 启动IQRF开发环境*iqrf_ide.exe*。
  3. 选择“编程”选项卡，单击“打开文件”，浏览到我们的程序，然后单击“打开”。
  4. 点击“编译”并检查编译报告是否有错误。应该没有错误。
  5. 点击“进入编程模式”并点击“上传”。一秒钟后，绿色LED将开始以莫尔斯电码显示收发器的应用程序状态。

我们的程序现在已编译并存储在收发器内存中。我们可以将TR-52BA从基本USB模块中取出，每当我们重置处理器或重新连接电源时，它都应该开始闪烁莫尔斯电码。我们仍然希望避免焊接，因此我们将已编程的收发器放入另一个内置蓄电池的IQRF基本模块DK-EVAL-04中。现在我们可以走到朋友们面前，用闪烁莫尔斯电码的小灯给他们留下深刻印象。

注释

我们的程序仅适用于英文大写/小写字母和空格字符。任何其他字符都将被忽略。有一天我们可能会扩展该程序以涵盖完整的莫尔斯电码。

参考文献

[1] IQRF无线平台 http://IQRF.ORG

[2] B. Knudsen Data 的 PICmicro Devices CC5X C 编译器 3.4 版 http://www.bknd.com/cc5x/

[3] 维基百科莫尔斯电码文章（2012年2月版） http://en.wikipedia.org/wiki/Morse_code

[4] 维基百科PIC微控制器文章（2012年2月版） http://en.wikipedia.org/wiki/PIC_microcontroller

[5] IQRF分销 http://IQRF.us

[6] IQRF OS 3.0 功能 http://iqrf.us/functions.html

[7] IQRF下载包括IQRF IDE开发环境，带有示例代码和新项目模板 http://iqrf.com/weben/index.php?sekce=support&id=download

[8] 维基百科看门狗定时器（2012年2月版） http://en.wikipedia.org/wiki/Watchdog_timer

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