TagTinker 红外 ESL 引擎深度解析：PP4 微秒时序 + RLE 流式编码如何驱动电子价签

TagTinker 红外 ESL 引擎深度解析：PP4 微秒时序 + RLE 流式编码如何驱动电子价签

【免费下载链接】TagTinkerFlipper Zero app for ESL research using IR. All based on https://www.furrtek.org/?a=esl项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ta/TagTinker

TagTinker 是一款运行在 Flipper Zero 上的红外 ESL（电子货架标签）研究应用，其核心是一套RLE 流式红外引擎：通过 PP4 微秒级时序调制红外载波，把 RLE 压缩后的位图逐帧流式发送，让价签显示文本、甚至红黄双色（Accent）图片。本文将从时序到编码，带你完整看懂这套引擎的运转原理。

上图正是 TagTinker 的输出效果：黑色曲线 + 红色填充面积图，红色部分就是由"双平面 Accent 色编码"实现的。

一、为什么红外 ESL 协议值得研究

超市货架上的电子价签大多靠红外（IR）信号更新——和电视遥控器同一类信号。Flipper Zero 官方也点明过：

"这就是纯红外信号，和你家遥控器一样。整个安全性依赖于协议的保密性。"

TagTinker 就是基于对这类协议逆向研究的工具：它用 Flipper 的 IR LED 复现价签基站的下行信号，支持文本与自定义位图写入，兼容单色与红/黄 Accent 色图形价签。整个协议栈分三层，各有所分工：

二、PP4 时序引擎：把字节"雕刻"进微秒里

2.1 载波与符号：2 比特一个符号

红外传输的第一步是用 PWM 生成约 38 kHz 的载波。驱动层用 STM32 的 TIM1 CH3N 通道驱动 IR LED，预计算好自动重装载与比较值（ARR=50、CCR=25），开启即载波、关闭即停，见 tagtinker_ir.c 中的CARRIER_ARR/CARRIER_CCR与carrier_on()/carrier_off()。

PP4 编码的关键在于：每个符号只传 2 比特，符号值不靠电平，而靠"突发后的间隙长度"来表达。也就是说，红外灯先亮一段固定长度的突发，再熄灭一段可变长度的间隙——间隙长短就是符号本身。四个符号对应的间隙由一张预计算表给出（64 MHz 下的 CPU 周期数），见 tagtinker_ir.c：

#define PP4_BURST_CYCLES 2581 // 突发 ≈ 40 µs static const uint32_t pp4_gap_cycles[4] = { 3871, /* symbol 0 ~60 us */ 15483, /* symbol 3 ~242 us */ 7741, /* symbol 2 ~121 us */ 11612, /* symbol 1 ~181 us */ };

2.2 微秒级发送循环：DWT 计数器当秒表

要精确到微秒，普通delay不够用。TagTinker 直接读 Cortex-M 的DWT->CYCCNT 硬件周期计数器做忙等延时（delay_cycles，tagtinker_ir.c），再用临界区把整个帧的发送包起来，防止系统调用打断微秒级时序：

FURI_CRITICAL_ENTER(); send_frame_pp4(data, len); // 每字节拆成 4 个 2-bit 符号，突发+间隙交替 FURI_CRITICAL_EXIT();

发送节奏是：取 2 比特符号 → 载波突发 ≈40 µs → 关断并按符号值插入 60~242 µs 间隙，整帧结束前再补一次收尾突发，完整逻辑在 send_frame_pp4()。

2.3 重复与让出的平衡

价签射频链路不可靠，所以帧要连发多遍。tagtinker_ir_transmit()支持指定重复次数与帧间延迟（以 500 µs 为单位），每发满 5 遍就让出一次 OS（furi_delay_ms(1)），避免看门狗饿死——这个细节在 tagtinker_ir.c 中体现得很清楚。

三、RLE 流式压缩：像素不落地，边读边压

3.1 位级 RLE：颜色 1 比特 + 游程变长编码

Flipper 内存极小，传统做法（先把整幅图像压缩完再发）会撑爆 RAM。TagTinker 的解法是流式：图像不整体驻留，而是通过一个"逐像素回调"边取边压。

压缩格式是位级 RLE：

1. 先写入 1 个像素颜色位（0/1）；
2. 紧接着写入一段游程长度，采用变长编码：占2×bitlen(count) - 1个比特；
3. 颜色变化则重复 1-2，直到所有像素走完。

核心打包函数 tagtinker_pack_fn_rle() 只有 12 行，但配合预扫描函数 tagtinker_rle_fn_bit_length() 先算出压缩后总长度，即可判断"压了到底划不划算"。

3.2 像素流：双平面也能流式读取

TagTinkerPixelAtFn这个函数指针是整个流式设计的灵魂（定义于 tagtinker_proto.h）：RLE 编码器只认识"第 i 个像素是什么"，完全不知道图像从哪来——BMP 文件、文字渲染、双平面色卡对它都是同一种东西。

编码入口tagtinker_encode_fn_payload()在 Auto 模式下自动比较：RLE 结果更短才用压缩（comp_type=2），否则退回原始位流（comp_type=0），并且总长会向上补齐到帧容量整数倍，见 tagtinker_proto.c。

四、红黄双平面 Accent 色编码原理

单色价签只需 1 个位平面；而红/黄 Accent 标签要表达"黑前景 + 彩色前景"两种墨迹。TagTinker 用双平面实现（tagtinker_encode_planes_payload，tagtinker_proto.c）：

• 平面 1（primary）：普通黑色前景位图；
• 平面 2（secondary）：Accent 色前景位图，两个平面首尾相接组成一条像素流，plane_pixel_at()按下标自动切换到对应平面（tagtinker_proto.c）；
• 标签收到后，把两平面叠加渲染：平面 1 点亮为黑色，平面 2 点亮为红/黄——于是"红色面积图 + 黑色曲线"这类双色画面就出来了（文章开头那张价签照片）。

对纯黑图tagtinker_encode_image_payload()还会传入color_clear参数补一个全亮的第二平面，保证协议格式统一，见 tagtinker_proto.c。

五、完整传输链路：从一张 BMP 到价签刷屏

把所有环节串起来，一次图片写入的 IR 序列是：

唤醒帧(wake) → 参数帧(param) → 数据帧×N(data 0..N) → 刷新帧(refresh)

• 唤醒帧：命令 0x17 + 22 个 0x01 尾字节，把休眠的标签叫醒（tagtinker_make_wake_frame()）；
• 参数帧：声明字节数、压缩类型、页码、宽高与贴图坐标（tagtinker_make_image_param_frame()）；
• 数据帧：每帧固定 20 字节图像数据（TAGTINKER_IMAGE_DATA_BYTES_PER_FRAME），流式 RLE 比特流正好按这个粒度切分逐帧发送；
• 刷新帧：命令 0x01，通知 MCU 把缓冲内容刷上屏（tagtinker_make_refresh_frame()）；
• 每一帧末尾都追加CRC16（初值 0x8408，tagtinker_crc16()）保证完整性。

最终由 tagtinker_build_image_sequence() 组装整条序列，交给第二节的 PP4 引擎发射出去。

上图两块 Pricer 标签均由 Flipper Zero 红外驱动：上方为双平面红黑人像图，下方为纯黑底白字文本。

六、上手体验与延伸阅读

想亲手试试？把 web-image-prep/ 中的浏览器端图像预处理器打开，选中标签型号、丢入图片、导出 1-bit 或双平面 BMP，放进 Flipper SD 卡的apps_data/tagtinker/dropped/，然后在Targeted Payloads → <标签> → Set Image中发送即可。

关键模块速查📌

• 红外驱动（PP4 时序）：ir/tagtinker_ir.c
• 协议与 RLE 流式编码：protocol/tagtinker_proto.c
• 图像选项场景：scenes/tagtinker_scene_image_options.c
• 传输界面：scenes/tagtinker_scene_transmit.c
• 浏览器端图像预处理：web-image-prep/index.html

⚠️ 安全提示：只测试你自己拥有或被授权测试的标签。很多 ESL 标签把固件和显示数据存在易失性 RAM 里，断电就可能"变砖"，且可能无法恢复。本项目仅限教育研究与数字艺术展示用途，严禁用于篡改商用价签。

【免费下载链接】TagTinkerFlipper Zero app for ESL research using IR. All based on https://www.furrtek.org/?a=esl项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ta/TagTinker