[小黑科技] 破解一个电控升降桌，并改造成语音控制（上）—— 模拟中间人与控制手柄交互
1、电路图破译
其电路板如下，是一个程序员专用升降桌的控制手柄：
简单看电路板，其原理图猜测是8路并转串，用来收集按键按下信息；两个串转8路并来驱动3个7段数码管：
2、破解其数码管显示原理
因此简单写一个74HC595串行写数据逻辑，分别写一些数据观察显示效果(代码基于ESP8266 RTOS的GPIO DEMO改造而来)：
#define GPIO_D4 2
#define GPIO_D5 14
#define GPIO_D6 12
#define GPIO_D7 13
#define GPIO_D8 15
#define GPIO_SCK GPIO_D5
#define GPIO_MISO GPIO_D6
#define GPIO_MOSI GPIO_D7
#define GPIO_NSS GPIO_D4
#define GPIO_OUTPUT_PIN_SEL ((1ULL<<GPIO_SCK) | (1ULL<<GPIO_MOSI) | (1ULL<<GPIO_NSS))
#define GPIO_INPUT_PIN_SEL ((1ULL<<GPIO_MISO))
static void gpio_task_example(void *arg)
{
int d = 0xFFDF;//待传输给74HC595的16bits数据
int x = 0;
while (1) {
vTaskDelay(100 / portTICK_RATE_MS);
gpio_set_level(GPIO_MOSI, (d>>x) & 0x01);//数据的一bit
gpio_set_level(GPIO_SCK, 0);//SCK上升沿数据移入
vTaskDelay(1 / portTICK_RATE_MS);
gpio_set_level(GPIO_SCK, 1);
x++;
if(x == 16){//当所有16bits数据都送入了，NSS给一个上升沿，数据送到并口
x=0;
gpio_set_level(GPIO_NSS, 0);
vTaskDelay(1 / portTICK_RATE_MS);
gpio_set_level(GPIO_NSS, 1);
}
}
}
void app_main(void)
{
gpio_config_t io_conf;
//disable interrupt
io_conf.intr_type = GPIO_INTR_DISABLE;
//set as output mode
io_conf.mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
//bit mask of the pins that you want to set,e.g.GPIO15/16
io_conf.pin_bit_mask = GPIO_OUTPUT_PIN_SEL;
//disable pull-down mode
io_conf.pull_down_en = 0;
//disable pull-up mode
io_conf.pull_up_en = 0;
//configure GPIO with the given settings
gpio_config(&io_conf);
//bit mask of the pins, use GPIO4/5 here
io_conf.pin_bit_mask = GPIO_INPUT_PIN_SEL;
//set as input mode
io_conf.mode = GPIO_MODE_INPUT;
//enable pull-up mode
io_conf.pull_up_en = 1;
gpio_config(&io_conf);
//start gpio task
xTaskCreate(gpio_task_example, "gpio_task_example", 2048, NULL, 10, NULL);
while (1) {
vTaskDelay(1000000 / portTICK_RATE_MS);
}
}
其中74HC595的原理参考：https://blog.csdn.net/weixin_41445387/article/details/80500046
其中3位数7段码类似这样：[#2]#2
3、让数码管根据自己的意愿显示
因此，数字0～9对应的编码如下（是16bits data的高8bits）：
| 数字 | 编码 | 十六进制 |
|---|---|---|
| 0 | 1111 1100 | 0xFC |
| 1 | 0110 0000 | 0x60 |
| 2 | 1101 1010 | 0xDA |
| 3 | 1111 0010 | 0xF2 |
| 4 | 0110 0110 | 0x66 |
| 5 | 1011 0110 | 0xB6 |
| 6 | 1011 1110 | 0xBE |
| 7 | 1110 0000 | 0xE0 |
| 8 | 1111 1110 | 0xFE |
| 9 | 1111 0110 | 0xF6 |
让上述0～9数字显示在不同位是通过16bits中的低字节的高3bits实现的：
| 位 | 编码 |
|---|---|
| 百位 | xxxx xxxx 0010 0000 |
| 十位 | xxxx xxxx 0100 0000 |
| 个位 | xxxx xxxx 1000 0000 |
如果想要显示一个3位数，是通过快速显示个十百位来实现的，代码实现如下：
char digital[10] = {0xFC,0x60,0xDA,0xF2,0x66,0xB6,0xBE,0xE0,0xFE,0xF6};//0～9
char position[3] = {0x80,0x40,0x20};//百十个
void app_show_digital(int d){//显示1位数字
for(int i=0;i<16;i++){
gpio_set_level(GPIO_MOSI, (d>>i) & 0x01);
gpio_set_level(GPIO_SCK, 0);
gpio_set_level(GPIO_SCK, 1);
}
gpio_set_level(GPIO_NSS, 0);
gpio_set_level(GPIO_NSS, 1);
}
void app_show_num(int num){//分时复用显示3位数字
if(num < 0 || num > 999)return;
static int show_pos = 0;
int gsb[3];//个十百
gsb[0] = digital[num%10];//个
gsb[1] = digital[num/10%10];//十
gsb[2] = digital[num/100];//百
app_show_digital(gsb[show_pos] << 8 | position[show_pos]);
show_pos++;
if(show_pos == 3)show_pos = 0;
}
int show_num = 0;
static void gpio_task_example(void *arg)
{
while (1) {
app_show_num(show_num);
vTaskDelay(9 / portTICK_RATE_MS);
}
}
注：这里有一点要注意，在make config中，将RTOS的频率从100Hz调到200Hz，否则vTaskDelay(10 / portTICK_RATE_MS) 中10以下的值全都作为0处理，会导致看门狗被饿死而系统重启（看门狗的26.1S超时也在config中）
4、破解其按键操作逻辑
简单写一个74HC165串行读数据逻辑，用串口将读取的数据打印下来(代码基于ESP8266 RTOS的GPIO DEMO改造而来)：
char app_read_key(void){
char data = 0;
for(int i=0;i<8;i++){
gpio_set_level(GPIO_SCK, 0);
gpio_set_level(GPIO_SCK, 1);
char bit = gpio_get_level(GPIO_MISO) == 0?0:1;
data <<= 1;
data |= bit;
}
return data;
}
int show_num = 0;
static void gpio_task_example(void *arg)
{
while (1) {
app_show_num(show_num);
ESP_LOGI(TAG, "key: %X\n", app_read_key());
vTaskDelay(9 / portTICK_RATE_MS);
}
}
按动不同按键，看读取的数据：
| 按键 | CODE | 二进制 |
|---|---|---|
| 不按 | 7F | 0111 1111 |
| L1 上 | 7D | 0111 1101 |
| L2 下 | 7B | 0111 1011 |
| L3 一档 | 77 | 0111 0111 |
| L4 二档 | 6F | 0110 1111 |
| L5 三档 | 5F | 0101 1111 |
| L6 四档 | 3F | 0011 1111 |
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[3]. ESP8266开发之旅 基础篇③ ESP8266与Arduino的开发说明
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