一、原理1、红外发射协议

• 红外通信的协议有很多种。这个实验使用的是NEC协议。这个协议采用PWM的方法进行调制，利用脉冲宽度来表示 0 和 1 。

• NEC 遥控指令的数据格式为：同步码头、地址码、地址反码、控制码、控制反码。同步码由一个 9ms 的低电平和一个 4.5ms 的高电平组成，地址码、地址反码、控制码、控制反码均是 8 位数据格式。按照低位在前，高位在后的顺序发送。采用反码是为了增加传输的可靠性。因此，每帧的数据为 32 位，包括地址码，地址反码，控制码，控制反码。反码可用于解码时进行校验比对。

• NEC码的位定义：一个脉冲对应 560us 的连续载波，一个逻辑 1 传输需要 2.25ms（560us 脉冲+1680us 低电平），一个逻辑 0 的传输需要 1.125ms（560us 脉冲+560us 低电平）。而遥控接收头在收到脉冲的时候为低电平，在没有脉冲的时候为高电平，这样，在接收头端收到的信号为：逻辑 1 应该是 560us 低+1680us 高，逻辑 0 应该是 560us 低+560us 高。

  ​

• 红外数据的波形如下图：包括一个同步头和 32 帧数据。

  
  " R* B7 A4 f6 e) c

2 J+ R! W0 a* E/ ?9 O
3 o' j0 z# T) R3 W
) A- A+ C/ Y, C; C0 b# }
) B# D8 s: N9 g9 p; A" A- X: Q

• 下图可看出，同步头为 9ms 低电平加上 4.5ms 高电平，控制码为 8 个 0，控制反码为 8 个 1。

  
  

) w5 k; ~; m8 S6 B  \5 g
2、定时器计数

• 定时器就是按照一个特定的频率对计数值进行加一或减一操作，当数值溢出时则产生一个标志或中断。这里是用定时器计数产生一个周期性的中断。
  / O" ?7 M: A4 R& _2 b. f

3、实现方法

• 利用定时器记录两个下降沿之间的时间，通过该时间判断是否是同步头信息、数据 1 或者数据 0。当检测到同步头，开始记录 32 个数据的时间值。
  3 D$ k* H. K3 T9 F% v- {0 _/ z+ ^
  4 A8 ~8 l/ g$ ?) X) M0 g5 k
  

" e; B5 @: u) }& o
! Z$ k) {+ H+ o3 b* ]/ M" k二、实现1、配置 GPIO 口下降沿触发中断

• 示例代码中使用 PA7 管脚，配置为上拉输入模式。

• 选择下降沿触发，是因为红外接收管默认情况下保持高电平，接收到数据时从高电平转变为低电平。

• 中断源选择为 EXTI_Line7 ，在库函数中对该中断源定义的服务函数为 EXTI9_5_IRQHandler()，也就是说外部中断 5 到 9 是 共用一个中断服务函数的。

• 配置代码如下:

  
  * p% }/ {: @+ W0 ]. K  }

1. void IR_Pin_init()
   
2. {
   + n3 P; J$ ^- A2 k! `# a3 e
3.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   
4.   EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
   
5.   NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
   
6.   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
   7 ]& j' w. n* ^  o% k( V
7. 
   
8.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_7;
   
9.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
   6 H3 ~6 v. N; A4 M1 B% B- X
10.   GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
    
11. 
    
12.   EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line7);
    9 P4 f  b9 x5 Y: B7 i. L/ ^
13.   GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource7);
    ' ]# d2 s, G: m* ]4 c7 C3 i2 C, ?9 ]9 t$ _
14.   EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line7;
    ; x- `  P  W2 W1 V: R: F1 ?
15.   EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;
    
16.   EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;
    + e& c8 [0 i3 f* Z! |
17.   EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE;
    ' Y6 j1 Y9 [( s  g/ I& T
18.   EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
    / p! b' e' H. s+ z/ d7 L7 u
19. 
    , [8 B+ g" N# u( q/ R
20.   NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);
    
21.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI9_5_IRQn;
    & N. g! L* Z) ^
22.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    7 F' l4 T: w8 H  H. ~2 ^8 u
23.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;     
    % T/ v; A* _5 \8 v
24.   NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  
    
25.   NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    5 [+ A- c0 l$ H* N
26. }

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# q( z& Z6 K6 y3 w( f2、配置定时器计数值

• 定时器使用的是 TIM2 通用定时器，模式为向上计数。在该模式中，计数器从 0 计数到自动加载值 (TIMx_ARR计数器的内容) ，然后重新从 0 开始计数并且产生一个计数器溢出事件。

• 示例函数接收两个参数，分别为预分频器的值和自动加载值。通过调整这两个参数，可以灵活地改变定时器的计数周期。例如在 TIM2 的默认时钟源 PCLK1 为96MHz时，使用语句 Tim2_UPCount_Init(SystemCoreClock/1000000-1,100-1); //0.1ms 进行初始化，可以每 0.1ms 产生一次中断。

• 示例代码如下：

  
  ' \( [' D; v+ a5 ~/ C

- B1 M" V$ y- H- f2 @  R, K

1. void Tim2_UPCount_Init(u16 Prescaler,u16 Period)
   9 n9 q9 f, E" W* m: A" K6 `
2. {
   : P! r1 O& x. T5 r/ U# b
3.   TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_StructInit;
   
4.   NVIC_InitTypeDef NVIC_StructInit;
   
5. 
   
6.   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
   # \8 Q/ z5 n# V, P" U
7. 
   
8.   TIM_StructInit.TIM_Period=Period;
   0 Z5 t- i$ c  X) K  u8 o$ y- J
9.   TIM_StructInit.TIM_Prescaler=Prescaler;
   
10.   TIM_StructInit.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
    
11.   TIM_StructInit.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
    
12.   TIM_StructInit.TIM_RepetitionCounter=0;
    0 X, R# f# [" ?
13.   TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_StructInit);
    
14. 
    
15.   TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
    
16.   TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);   
    
17.   TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
    7 ~6 I: y) f, d. Z- L
18. 
    9 u9 x% n; H, D
19.   NVIC_StructInit.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;
    
20.   NVIC_StructInit.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
    * F! X* y, U) w3 q( O! R
21.   NVIC_StructInit.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;
      Q( e% F7 j+ ~: m
22.   NVIC_StructInit.NVIC_IRQChannelSubPriority=1;
    
23.   NVIC_Init(&NVIC_StructInit);
    3 t: P0 S# m6 ]5 j
24. }

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2 T  N# G% L2 @/ R) @  {


+ }5 G7 J, h' q0 g- i/ a3、定时器中断函数统计时间

• 如上所说，定时器每 0.1ms 计数完成，产生中断，在中断函数中对标志位 ucTim2Flag 加 1，意味着时间过去了 0.1ms。

• 时间标志位原型为 uint16_t ucTim2Flag; 。

• 示例代码如下：

  
  

1. void TIM2_IRQHandler(void)
   0 f8 n; F# k& a2 B, D) w
2. {
   
3.   TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
   
4.   ucTim2Flag++;
   0 n' j0 K) p4 o9 O: m! E- |6 I( v
5. }

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7 h9 d0 A; O  D. l' E/ E
& t5 k: z' f  m
* D/ a; L; d  s; J/ s8 {  S  ]" G: l4、GPIO 中断函数中接收 32 位数据

• 在下降沿触发的 IO 口中断函数中，需要实现统计两个下降沿之间的时间，并将其记录在数组中。

• 下降沿第一次触发时，清除当前定时器中的计数值，以便统计时间。之后每一次下降沿触发就记录下当前计数值，然后再对其清零。如果该时间在同步头的时间区间内，对索引进行清零，表示重新开始接收数据。

• 完整接收同步头和 32 个数据之后，表示接收完成。

• 示例代码如下：

  
  

1. uint8_t irdata[33];   //用于记录两个下降沿之间的时间
   ! j* }0 W; d) x' C
2. bool receiveComplete; //接收完成标志位
   0 F! x9 B7 P3 H3 L& ?
3. uint8_t idx;          //用于索引接收到的数值
   
4. bool startflag;       //表示开始接收
   
5. 
   & H* [$ U$ e' D+ o
6. void EXTI9_5_IRQHandler(void)
   
7. {
   1 O. D7 g9 x9 r& D2 I1 m) o
8.   uint16_t ir_time;
   ! P$ j# o, b! o% A9 J8 r
9.   if(startflag)
   5 R0 ]$ n2 X1 I
10.   {
    
11.       ir_time = ucTim2Flag;
    1 v6 \& Z% K. m, v: `. v. E
12.       if(ucTim2Flag < 150 && ucTim2Flag >= 50 ) // 接收到同步头
    
13.       {
    $ B0 G! z, ~+ o9 _6 h* J
14.           idx=0;  // 数组下标清零
    8 W  ]3 s7 k( O% u$ x% m1 j" T) @* h- I
15.       }
    
16. 
    6 `% [$ ?8 v6 Y2 n
17.       irdata[idx] = ucTim2Flag;  // 获取计数时间
    
18.       ucTim2Flag = 0;            // 清零计数时间，以便下次统计
    2 ~5 g2 Z7 k3 I. q7 R; y
19.       idx++;                     // 接收到一个数据，索引加1
    2 X% D/ b7 |, g2 k
20. 
    
21.       if(idx==33)       // 如果接收到33个数据，包括32位数和以一个同步头
    
22.       {
    . M3 r+ _9 q9 F, Q- ~. \. y+ r( @
23.           idx=0;
    9 m5 y$ _6 r0 H4 e6 ~
24.           ucTim2Flag = 0;
    9 O: v! c% E$ ]( @* N. m/ H7 n
25.           receiveComplete = TRUE;
    ! R2 U/ \% B3 X* h( [- w3 w
26.       }
    6 j+ E! Q; Q: U4 _" k8 W( r- R
27.   }
    
28.   else   // 下降沿第一次触发
    / v" e/ ]0 e& z. c" ^& p
29.   {
    0 E, Z' e  E! V, T* |, b$ ^1 p% H5 ^
30.       idx = 0;
    
31.       ucTim2Flag = 0;
    
32.       startflag = TRUE;
    
33.   }
    3 n+ K. Y, [" D* y  `& X0 z- N: \
34. 
    / x5 }. @8 i. G7 m5 h
35. EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line7);  // 清除中断标志
    4 C5 X) Z5 a" o- S7 D/ E* C6 F3 d
36. }

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) r9 s8 h3 _  W' L! k4 N  f
5、判断控制码值

• 由于中断函数中接收并记录下的数据是两个下降沿之间的时间，并不是红外所发送的数据。因此需要根据红外协议，对 32 个时间进行判断，从而获得红外真正发送的数据。

• 下面这个函数需要在红外完整接收数据后执行，可通过判断接收完成标志位 receiveComplete 来实现。

• 示例代码如下：

  
  ) ?9 V1 g/ Z* A9 \+ X

( _5 ^) q5 G; |4 V

1. uint8_t Ir_Server()
   : `; l3 |" ?$ b, |0 @7 d
2. {
   
3.   uint8_t i,j,idx=1; //idx 从1 开始表示对同步头的时间不处理
   8 Z- z0 |: P- @4 [
4.   uint8_t temp;
   
5.   for(i=0; i<4; i++)
   
6.   {
     D4 ^* F7 k2 j" L1 y9 m9 b9 f( v0 W
7.       for(j=0; j<8; j++)
   ! ^" o$ O0 L& ]. F2 i
8.       {
   
9.           if(irdata[idx] >=8 && irdata[idx] < 15)   //表示 0
   $ d: N6 E2 g, f4 B
10.           {
    
11.               temp = 0;
    
12.           }
    
13.           else if(irdata[idx] >=18 && irdata[idx]<25) //表示 1
    
14.           {
    
15.               temp = 1;
    ' L" H- G* s$ E: H: ]
16.           }
    
17.           remote_code[i] <<= 1;
    
18.           remote_code[i] |= temp;
    
19.           idx++;
    : R& p/ w/ d6 }1 D; q
20.       }
    
21.   }
    $ a" q; b- n2 B* t; J. D
22. 
    - Q- M; @# x3 A$ ~( d
23.   return remote_code[2];  // 该数组中记录的是控制码，每个按键不一样
    ' l  `# m& U' G
24.   //for(idx=0; idx<4; idx++)
    
25.   //{
    
26.   //    printf("remote_code[%d] = %#x\n",idx,remote_code[idx]);
    
27.   //}
    & r1 a. _9 Y+ x/ |
28. }

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  v  J- |' e1 m& b4 G& o" M' g5 U
6、主函数

• 在 main 函数中，对 IO 口和 定时器进行初始化。

• 主循环中，通过判断接收完成标志位，对接收完成的按键控制码进行打印。

• 示例代码如下：

  
  8 d) t# I) Z7 F; u5 [- K

1. void main()
   - b8 ], n" S  h
2. {
   # ^  G6 Y0 k' n, }( {; ?0 M; v8 l* Y
3.   ...
   
4. 
   2 x7 V8 ?2 D" l9 {+ P6 d9 V- s
5.   IR_Pin_init();
   7 Q! t1 U  ^& J; j4 G( M! V
6.   Tim2_UPCount_Init(SystemCoreClock/1000000-1,100-1);
   1 V; G) T1 H) @( m
7. 
   
8.   while(1)
   1 z0 n) x! D: g4 Q+ F8 C+ [/ v
9.   {
   
10.       if(repeatEnable)
    
11.       {
    ' H: X$ H* [# d$ T
12.           repeatEnable = FALSE;
    
13.           Ir_Server();
    
14.           printf("key_code = %#x\n",remote_code[2]);
    6 A4 ]4 i6 j& w* ?+ `
15.       }
    / z. S8 _/ [' R" j- I; l, e
16.   }
    . ^- v6 i" N0 V+ z! ^
17. 
    1 F9 s; v. I" B$ ?' s# d5 d* E9 W
18. }

复制代码

) w' a7 @8 A, a1 J, R! D

三、演示

如下图为串口打印出接收的红外按键值信息：

说明1：这只是实现红外接收的其中一种方法，网上还有一种比较常见的方法是利用下降沿触发，在中断中进行延迟，判断高电平持续时间以此来判断信号类别。个人感觉这不是一种很好的方法，因为在中断中进行延时会导致主函数得不到及时的处理。

说明2：在调试时，不要在中断处理中加入过多无关语句，例如打印语句，这会导致结果出错。

转载自：xqhrs232

* m, w& [0 T8 Z: y% t
/ V( `* _( `. g! T1 j. H- i