おまけ: IR通信のハッキング

背景

12/15にSpheroV2でIR通信を使うことができなさそうだということが分かりました。
せめて赤外光の送信内容だけでも調べて、ESP32からメッセージを送れないかと目論見ました。

波形測定

メイン基板の赤外光LEDの端子にオシロスコープのプローブを当て、メッセージの内容に対する赤外光LEDの両端電圧の波形を調べてみました。

上からメッセージ0, 1, ..., 7です。

パルスの塊の短い場合がゼロ、長い場合が1を表していると考え、メッセージの番号との対応を次のように想像しました。

メッセージの番号	パルスの塊
0	0000 0000
1	1110 0001
2	1101 0010
3	0011 0011
4	1011 0100
5	0101 0101
6	0110 0110
7	1000 0111

一方でSpheroEDUの通信にあるブロードキャストなどのメッセージの組み合わせを見ると、0と1、2と3のように隣り合った番号だったので、混信防止のために対にしている番号の片方は上位1バイトは反転して判別しやすくしているのかもしれません。

次に、パルスの塊の部分を拡大しました。
すみませんが、プローブのキャリブレーションし忘れていました。
この図からゼロを表すと思われる短いパルスの塊は0.024ms x 13、1を表すと思われる長いパルスの塊は0.024 x 25の波形に見えました。

この波形で赤外光をSphero Boltに見せればメッセージを受け取ったとだませるかもしれません。

なお、通信の距離の数字を変えた場合は、次のようにデューティが変化するようでした。
上から距離を64, 48, 32, 16にした場合です。

ESP32で赤外光を送信する実験

最初はledcを使おうとしたのですが、version3以上で設定分が変わっており、何度か試したのですがうまくいきませんでした。

ダメもとでBLINKサンプルにdelayMicrosecondをいれて赤外光のLEDを接続したポートをオンオフしたところ、Sphero boltが認識してくれました。

なお、赤外光のLEDは昔捨てたテレビのリモコンから部品取りしました。

#define GPIO_PIN 18
#define PCOUNT0 13 
#define PCOUNT1 8
// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
     // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
    pinMode(GPIO_PIN, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
    while(1) {
        for (int j = 0; j < PCOUNT1; j++) {
            // 11 + 1 usでon / offするパルスを13個送る。1msまって8つパルスの塊を送る。
            for (int i = 0; i < PCOUNT0; i++) {
                digitalWrite(GPIO_PIN, HIGH); 
                delayMicroseconds(11); 
                // wait for a second
                digitalWrite(GPIO_PIN, LOW); 
                // turn the LED off by making the voltage LOW
                delayMicroseconds(11); 
                // wait for a second
            }
            delay(1);
        }
        delay(200);
    }
}

まとめ

赤外光通信の内容を調べESP32でメッセージの送信を模擬しました。
強めに発光させる送信源を場に複数置いたり、応用して楽しめそうです。