一、环境介绍
MCU: STM32F103ZET6
编程软件环境: keil5
红外线传输协议: NEC协议---38KHZ载波:。NEC协议是红外遥控协议中常见的一种。
解码思路: 外部中断 + 定时器方式
代码风格: 模块化编程，寄存器直接操作方式
完整keil工程源码下载(解压即可编译运行测试):
https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/19863275
二、NEC协议与解码思路介绍
2.1 采用的相关硬件
图1: 这是NEC协议的红外线遥控器: 如果自己手机没有红外线遥控器的功能，可以淘宝上买一个小遥控器来学习测试，成本不高,这个遥控器也可以自己做，能解码当然也可以编码发送，只需要一个红外光发射管即可。
图2: 这是红外线接收头模块。如果自己的开发板没有自带这个接收头，那就单独买一个接收头模块，使用杜邦线接到开发板的IO口上即可用来测试学习，接线很方便。
图3: 这是红外线发射管,如果自己想做遥控器的发射端，自己做遥控器，那么就可以直接购买这种模块即可。
2.2 红外线协议介绍
在光谱中波长自760nm至400um的电磁波称为红外线，它是一种不可见光。红外线通信的例子我们每个人应该都很熟悉，目前常用的家电设备几乎都可以通过红外遥控的方式进行遥控，比如电视机、空调、投影仪等，都可以见到红外遥控的影子。这种技术应用广泛，相应的应用器件都十分廉价，因此红外遥控是我们日常设备控制的理想方式。
红外线的通讯原理： 红外光是以特定的频率脉冲形式发射，接收端收到到信号后，按照约定的协议进行解码，完成数据传输，在消费类电子产品里，脉冲频率普遍采用 30KHz 到 60KHz 这个频段，NEC协议的频率就是38KHZ。 这个以特定的频率发射其实就可以理解为点灯，不要被复杂的词汇难住了，就是控制灯的闪烁频率(亮灭)，和刚学单片机完成闪光灯一样的意思，只不过是灯换了一种类型，都是灯。 接收端的原理: 接收端的芯片对这个红外光比较敏感，可以根据有没有光输出高低电平，如果发送端的闪烁频率是有规律的，接收端收到后输出的高电平和低电平也是有规律对应的，这样发送端和接收端只要约定好，那就可以做数据传输了。
红外线传输协议可以说是所有无线传输协议里成本最低，最方便的传输协议了，但是也有缺点，距离不够长，速度不够快；当然，每个传输协议应用的环境不一样，定位不一样，好坏没法比较，具体要看自己的实际场景选择合适的通信方式。
2.3 NEC协议介绍
NEC协议是众多红外线协议中的一种(这里说的协议就是他们数据帧格式定义不一样，数据传输原理都是一样的)，我们购买的外能遥控器、淘宝买的mini遥控器、电视机、投影仪几乎都是NEC协议。 像格力空调、美的空调这些设备使用的就是其他协议格式，不是NEC协议，但是只要学会一种协议解析方式，明白了红外线传输原理，其他遥控器协议都可以解出来。
下图是NEC协议传输一次数据的完整格式：
NEC协议一次完整的传输包含: 引导码、8位用户码、8位用户反码、8位数据码、8位数据反码。
(注意：下面的解释都是站在红外线接收端的角度来进行说明的，就是解码端的角度)
引导码: 由9ms的高电平+4.5ms的低电平组成。
4个字节的数据: 用户码+用户反码+数据码+数据反码。 这里的反码可以用来校验数据是否传输正确，有没有丢包。
重点: NEC协议传输数据位的时候，0和1的区分是依靠收到的高、低电平的持续时间来进行区分的---这是解码关键。
标准间隔时间：0.56ms
收到数据位0: 0.56ms
收到位1: 1.68ms
所以，收到一个数据位的完整时间表示方法是这样的：
收到数据位0: 0.56m低电平+ 0.56ms的高电平
收到数据位1: 0.56ms低电平+1.68ms的高电平
红外线接收头模块输出电平的原理： 红外线接收头感应到有红外光就输出低电平，没有感应到红外光就输出高电平。
这是使用逻辑分析采集红外线接收头输出的信号:
这是采集红外线遥控器上的LED灯输出电平时序图，刚好和接收端相反：
单片机编写解码程序的时候，常见的方式就是采用外部中断+定时器的方式进行解析，中断可以设置为低电平触发，因为接收头没有感应到红外光默认是输出高电平，如果收到NEC引导码，就会输出低电平，进入到中断服务函数，完成解码，解码过程中开启定时器记录每一段的高电平、低电平的持续时间，按照NEC协议进行判断，完成最终解码。
STM32可以使用输入捕获方式完成解码，其实输入捕获就是外部中断+定时器的组合，只不过是STM32内部封装了一层。
外部中断服务器里的解码程序如下(这个在其他单片机上思路是一样的)：
/* 函数功能: 外部中断线9_5服务函数 */ void EXTI9_5_IRQHandler(void) { u32 time; u8 i,j,data=0; //清除中断线9上的中断请求 EXTI->PR|=1<<9; time=Infrared_GetTime_L(); //得到低电平时间 if(time<7000||time>10000)return; //标准时间: 9000us time=Infrared_GetTime_H(); //得到高电平时间 if(time<3000||time>5500)return; //标准时间4500us //正式解码NEC协议 for(i=0;i<4;i++) { for(j=0;j<8;j++) { time=Infrared_GetTime_L(); //得到低电平时间 if(time<400||time>700)return; //标准时间: 560us time=Infrared_GetTime_H(); //得到高电平时间 if(time>1400&&time<1800) //数据1 1680us { data>>=1; data|=0x80; } else if(time>400&&time<700) //数据0 560us { data>>=1; } else return; } InfraredRecvData[i]=data; //存放解码成功的值 } //解码成功 InfraredRecvState=1; }
三、核心完整代码
本程序的解码思路是： 将红外线接收模块的输出脚接到STM32的PB9上，配置STM32的PB9为外部中断模式，下降沿电平触发；如果收到红外线信号就进入到中断服务函数里解码，如果解码过程中发现数据不符合要求就终止解码，如果数据全部符合要求就按照协议接收，直到解码完成，设置标志位，在main函数里打印解码得到的数据。
代码都是模块化编程，阅读起来也很方便。
3.1 红外线解码.c
#include "nec_Infrared.h" u8 InfraredRecvData[4]; //存放红外线解码接收的数据 u8 InfraredRecvState=0; //0表示未接收到数据,1表示接收到数据 /* 函数功能: 红外线解码初始化(接收) */ void Infrared_RecvInit(void) { Infrared_Time6_Init(); //定时器初始化 /*1. 配置GPIO口*/ RCC->APB2ENR|=1<<3; //PB GPIOB->CRH&=0xFFFFFF0F; GPIOB->CRH|=0x00000080; GPIOB->ODR|=1<<9; /*2. 配置外部中断*/ EXTI->IMR|=1<<9; //外部中断线9，开放中断线的中断请求功能 EXTI->FTSR|=1<<9; //中断线9_下降沿 RCC->APB2ENR|=1<<0; //开启AFIO时钟 AFIO->EXTICR[2]&=~(0xF<<1*4); AFIO->EXTICR[2]|=0x1<<1*4; STM32_NVIC_SetPriority(EXTI9_5_IRQn,1,1); } /* 函数功能: 初始化定时器,用于红外线解码 */ void Infrared_Time6_Init(void) { RCC->APB1ENR|=1<<4; RCC->APB1RSTR|=1<<4; RCC->APB1RSTR&=~(1<<4); TIM6->PSC=72-1; //预分频器 TIM6->ARR=65535; //重装载寄存器 TIM6->CR1|=1<<7; //开启缓存功能 //TIMx->CR1|=1<<0; //开启定时器 } /* 函数功能: 测量高电平持续的时间 */ u32 Infrared_GetTime_H(void) { TIM6->CNT=0; TIM6->CR1|=1<<0; //开启定时器 while(NEC_IR){} //等待高电平结束 TIM6->CR1&=~(1<<0); //关闭定时器 return TIM6->CNT; } /* 函数功能: 测量低电平持续的时间 */ u32 Infrared_GetTime_L(void) { TIM6->CNT=0; TIM6->CR1|=1<<0; //开启定时器 while(!NEC_IR){} //等待低电平结束 TIM6->CR1&=~(1<<0); //关闭定时器 return TIM6->CNT; } /* 函数功能: 外部中断线9_5服务函数 */ void EXTI9_5_IRQHandler(void) { u32 time; u8 i,j,data=0; //清除中断线9上的中断请求 EXTI->PR|=1<<9; time=Infrared_GetTime_L(); //得到低电平时间 if(time<7000||time>10000)return; //标准时间: 9000us time=Infrared_GetTime_H(); //得到高电平时间 if(time<3000||time>5500)return; //标准时间4500us //正式解码NEC协议 for(i=0;i<4;i++) { for(j=0;j<8;j++) { time=Infrared_GetTime_L(); //得到低电平时间 if(time<400||time>700)return; //标准时间: 560us time=Infrared_GetTime_H(); //得到高电平时间 if(time>1400&&time<1800) //数据1 1680us { data>>=1; data|=0x80; } else if(time>400&&time<700) //数据0 560us { data>>=1; } else return; } InfraredRecvData[i]=data; //存放解码成功的值 } //解码成功 InfraredRecvState=1; }
3.2 主函数.c
#include "stm32f10x.h" #include "led.h" #include "delay.h" #include "key.h" #include "usart.h" #include "at24c02.h" #include "W25Q64.h" #include "spi.h" #include "nec_Infrared.h" int main() { LED_Init(); BEEP_Init(); KeyInit(); USARTx_Init(USART1,72,115200); IIC_Init(); W25Q64_Init(); printf("芯片ID号:0x%X\n",W25Q64_ReadID()); Infrared_RecvInit(); while(1) { if(InfraredRecvState) { InfraredRecvState=0; printf("用户码:%d,按键码:%d\n",InfraredRecvData[0],InfraredRecvData[2]); printf("user反码:%d,key反码:%d\n",(~InfraredRecvData[1])&0xFF,(~InfraredRecvData[3])&0xFF); BEEP=!BEEP; LED0=!LED0; } } }
四、扩展提高
如果上面的NEC的解码思路已经看到，程序已经可以自己编写，就可以试着使用STM32的输入捕获+定时器方式写一版解码代码，既能更加熟悉NEC协议、也可以学习STM32定时器捕获捕获的用法；也可以做一些小东西来锻炼，比如：红外线遥控小车、音乐播放器支持红外线遥控器切歌，电机的开关、灯的开关等等。
搞定协议解码之后，我们下一步就是完成自定义的NEC协议红外线制作，采用STM32模拟一个万能红外线遥控器。
