嵌入式 STM32 红外遥控

简介: 嵌入式 STM32 红外遥控

红外遥控

红外遥控是一种无线、非接触控制技术,具有抗干扰能力强,信息传输可靠,功耗低,成本低,容易实现等显著的特点,被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用,并越来越多的应用到计算机系统上面。

  由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力,所以,在设计红外线遥控器的时候,不必要像无线电遥控器那样,每一套(发射器和接收器)要有不同的遥控频率或编码(否则,就会隔墙控制或干扰另据的家用电器),

所以同类产品的红外线遥控器,可以有相同的遥控频率或编码,而不会出现遥控信号“串门”的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方面。由于红外线为不可见光,因此对环境影响很小,再由红外光波动波长远小于无线电波的波长,所以红外线遥控不会影响其他家用电器,也不会影响临近的无线电设备。

红外遥控的编码方式目前广泛使用的是: PWM(脉冲宽度调制)的 NEC 协议和 Philips PPM(脉冲位置调制) 的 RC-5 协议的。 遥控器使用的是NEC 协议,其特征如下:

  1. 8 位地址和 8 位指令长度;
  2. 地址和命令 2 次传输(确保可靠性)
  3. PWM 脉冲位置调制,以发射红外载波的占空比代表“0”和“1”;
  4. 载波频率为 38Khz;
  5. 位时间为 1.125ms 或 2.25ms;

RGB超薄遥控器,1-32键遥控器,用于USB卡小音响遥控器/车载MP3遥控器/足浴器遥控器/灯具遥控器/数码相框遥控器/单片机遥控器/开发板遥控器等。详细参数如下:

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 高+1680us 低),一个逻辑 0 的传输需要 1.125ms(560us 高+560us 低)。而红外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,我们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(接受头接受到的电平值取反)

NEC 遥控指令的数据格式为:同步码头(引导码/起始码)、地址码(遥控ID)、地址反码、控制码(键值)、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(可用于校验)。

我们遥控器的按键“OFF”按下时,从红外接收头端收到的波形如下图所示:

a3fba479002d49cd8986f21155a55ab2.png

从上图中可以看到,其地址码为 0(一个周期看,低电平时间为560us,高电平时间为560us,表示逻辑0..),控制码为96。可以看到在 100ms 之后,我们还收到了几个脉冲,这是 NEC 码规定的连发码(由 9ms 的低电平、2.5ms的高电平、0.56ms 的低电平、97.94ms 的高电平组成),如果在一帧数据发送完毕之后,按键仍然没有放开,则发射重复码,即连发码,可以通过统计连发码的次数来标记按键按下的长短/次数。

硬件设计

PA8--复用功能

采用TIM1_CH1输入捕获功能,通过波形的捕获得到当前的地址码+地址反码+控制码+控制反码(32位)

软件设计

当接收到同步码头就知道有按键被按下

开始接收地址码+地址反码+控制反码

重点是通过捕获一段的脉冲的高电平时间来区分是逻辑1还是逻辑0还是同步码还是连发码

源码程序

#include "remote.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
//红外遥控初始化
//设置IO以及定时器4的输入捕获
void Remote_Init(void)            
{  
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  TIM_ICInitTypeDef  TIM_ICInitStructure;  
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE); //使能PORTB时钟 
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4,ENABLE); //TIM4 时钟使能 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;        //PB9 输入 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;     //上拉输入 
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
  GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_9); //初始化GPIOB.9
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 10000; //设定计数器自动重装值 最大10ms溢出  
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =(72-1);  //预分频器,1M的计数频率,1us加1.    
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
  TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx
  TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_4;  // 选择输入端 IC4映射到TI4上
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;  //配置输入分频,不分频 
  TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x03;//IC4F=0011 配置输入滤波器 8个定时器时钟周期滤波
  TIM_ICInit(TIM4, &TIM_ICInitStructure);//初始化定时器输入捕获通道
  TIM_Cmd(TIM4,ENABLE );  //使能定时器4
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;  //TIM3中断
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  //先占优先级0级
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3级
  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器  
  TIM_ITConfig( TIM4,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC4,ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC4IE捕获中断                
}
//遥控器接收状态
//[7]:收到了引导码标志
//[6]:得到了一个按键的所有信息
//[5]:保留  
//[4]:标记上升沿是否已经被捕获                   
//[3:0]:溢出计时器
u8  RmtSta=0;       
u16 Dval;   //下降沿时计数器的值
u32 RmtRec=0; //红外接收到的数据            
u8  RmtCnt=0; //按键按下的次数   
//定时器4中断服务程序   
void TIM4_IRQHandler(void)
{            
  if(TIM_GetITStatus(TIM4,TIM_IT_Update)!=RESET)
  {
    if(RmtSta&0x80)               //上次有数据被接收到了
    { 
      RmtSta&=~0X10;              //取消上升沿已经被捕获标记
      if((RmtSta&0X0F)==0X00)RmtSta|=1<<6;  //标记已经完成一次按键的键值信息采集
      if((RmtSta&0X0F)<14)RmtSta++;
      else
      {
        RmtSta&=~(1<<7);          //清空引导标识
        RmtSta&=0XF0;           //清空计数器 
      }                     
    }                 
  }
  if(TIM_GetITStatus(TIM4,TIM_IT_CC4)!=RESET)
  {   
    if(RDATA)//上升沿捕获
    {
        TIM_OC4PolarityConfig(TIM4,TIM_ICPolarity_Falling);           //CC4P=1  设置为下降沿捕获
      TIM_SetCounter(TIM4,0);             //清空定时器值
      RmtSta|=0X10;             //标记上升沿已经被捕获
    }else //下降沿捕获
    {
      Dval=TIM_GetCapture4(TIM4);         //读取CCR4也可以清CC4IF标志位
      TIM_OC4PolarityConfig(TIM4,TIM_ICPolarity_Rising);        //CC4P=0  设置为上升沿捕获
      if(RmtSta&0X10)             //完成一次高电平捕获 
      {
        if(RmtSta&0X80)//接收到了引导码
        {
          if(Dval>300&&Dval<800)      //560为标准值,560us
          {
            RmtRec<<=1;         //左移一位.
            RmtRec|=0;          //接收到0     
          }else if(Dval>1400&&Dval<1800)  //1680为标准值,1680us
          {
            RmtRec<<=1;         //左移一位.
            RmtRec|=1;          //接收到1
          }else if(Dval>2200&&Dval<2600)  //得到按键键值增加的信息 2500为标准值2.5ms
          {
            RmtCnt++;           //按键次数增加1次
            RmtSta&=0XF0;       //清空计时器   
          }
        }else if(Dval>4200&&Dval<4700)    //4500为标准值4.5ms
        {
          RmtSta|=1<<7;         //标记成功接收到了引导码
          RmtCnt=0;           //清除按键次数计数器
        }            
      }
      RmtSta&=~(1<<4);
    }                                  
  }
  TIM_ClearITPendingBit(TIM4,TIM_IT_Update|TIM_IT_CC4);       
}
//处理红外键盘
//返回值:
//   0,没有任何按键按下
//其他,按下的按键键值.
u8 Remote_Scan(void)
{        
  u8 sta=0;       
    u8 t1,t2;  
  if(RmtSta&(1<<6))//得到一个按键的所有信息了
  { 
      t1=RmtRec>>24;      //得到地址码
      t2=(RmtRec>>16)&0xff; //得到地址反码 
      if((t1==(u8)~t2)&&t1==REMOTE_ID)//检验遥控识别码(ID)及地址 
      { 
          t1=RmtRec>>8;
          t2=RmtRec;  
          if(t1==(u8)~t2)sta=t1;//键值正确   
    }   
    if((sta==0)||((RmtSta&0X80)==0))//按键数据错误/遥控已经没有按下了
    {
      RmtSta&=~(1<<6);//清除接收到有效按键标识
      RmtCnt=0;   //清除按键次数计数器
    }
  }  
    return sta;
}


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