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。
编码发送思路: 延时函数模拟38KHZ + PWM产生38KHZ两种方式
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/xiaolong1126626497/19863305
二、NEC协议与相关硬件介绍
2.1 NEC协议介绍
NEC协议在上篇<STM32入门开发: NEC红外线协议解码(超低成本无线传输方案)>文章里已经详细介绍过了。这篇文章和上篇文章内容是连贯的,上篇文章完成NEC红外线协议解码,这篇文章就当做遥控器发送端,发送自定义数据给接收端,完成自定义的数据传输;也可以模拟家电遥控器,对电视机、投影仪、空调等设备进行遥控操作。
红外线协议有很多,本章节主要是针对NEC协议讲解,只要把NEC协议原理搞懂了,其他协议都是一样的使用;如果想要模拟空调遥控器,去控制美的空调、格力空调这些设备,就需要按照美的、格力空调的协议发送;如果不知道协议长什么样,可以将逻辑分析仪插在红外线接收头的引脚上,拿个正常的空调遥控器对着接收头按一下,然后采集数据分析,即可得到协议规律,然后网络上也有空调按键值功能的说明文档,调试一下即可。
2. 2 使用的相关硬件
因为要模拟红外线遥控器,就需要一个红外线发射管;在学习阶段,如果不想自己搭建电路,可以买现成的模块。 买模块连接也是比较稳定,接线也比较简单,VCC和GND接好之后,把DAT引脚接到STM32任意一个IO口上即可,如果想用硬件PWM控制发送,那么引脚接到STM32的PWM输出脚即可。
2.3 完成NEC协议编码发送
先看一段红外线接收头引脚上采集的NEC协议的电平: 这是接收端采集的。
红外线接收头的硬件特性: (注意: 这里是针对NEC遥控器协议来说明),下图就是当前使用的红外线接收头。
收到38KHZ的红外光,IN引脚就输出低电平;没有收到IN引脚就输出高电平。
NEC红外线协议说明:(这是站在接收端解码的角度分析的)
一段独立的NEC协议数据包由引导码+32位数据组成。
引导码: 9ms的高电平 + 4.5ms 低电平组成。
32位数据就是: 8位用户码+ 8位用户反码+ 8位按键码+8位按键反码
每个数据位之间的间隔时间是0.56ms(低电平)
NEC协议是依靠收到的高电平持续时间来判断数据0和数据1;高电平持续时间是0.56ms表示数据0,高电平持续时间是1.68ms表示数据1。
只要明白上面说的两个特点,就可以写程序,按照NEC协议驱动红外线发射管,发送数据了。
编写发送程序之前,得先明白这个38KHZ的红外光如何产生?
STM32支持硬件PWM功能,可以配置38KHZ方波输出;如果没有硬件PWM功能的单片机,也可以使用延时的方式产生38KHZ方波,差那么一点点问题也不到,解码端适当调整一下时间范围即可。
采用延时函数实现方法如下:
/* 函数功能: 发送38KHZ的载波 函数参数: u32 time_us 持续的时间 u8 flag 1表示发送38KHZ载波,0表示不发送 */ void InfraredSend38KHZ(u32 time_us,u8 flag) { u32 i; if(flag) { //发送38KHZ载波 for(i=0;i<time_us/13;i++) { INFRARED_OUTPUT=!INFRARED_OUTPUT; DelayUs(13); } } else { INFRARED_OUTPUT=1;//关闭红外线发射管 DelayUs(time_us); } }
为了方便发送指定的用户码和按键码,可以封装成一个函数调用。
/* 函数功能: NEC协议编码发送 函数参数: u8 user 用户码 u8 key 按键码 先发低位 按键反码+按键码+用户反码+用户码 */ void InfraredNECSend(u8 user,u8 key) { u32 i; /*1. 组合发送的数据*/ u32 data=((~key&0xFF)<<24)|((key&0xFF)<<16)|((~user&0xFF)<<8)|((user&0xFF)<<0); /*2. 发送引导码*/ InfraredSend38KHZ(9000,1);//发送38KHZ载波 InfraredSend38KHZ(4500,0);//不发送 /*3. 发送32位数据*/ for(i=0;i<32;i++) { InfraredSend38KHZ(560,1); //间隔时间 if(data&0x01)InfraredSend38KHZ(1685,0); //发送1 else InfraredSend38KHZ(560,0); //发送0 data>>=1; } InfraredSend38KHZ(560,1); //间隔时间 }
这是使用逻辑分析仪采集的发送端波形: 和协议对应了一下,没有问题。
对比一下解码端采集的波形图:
三、核心代码
#include "stm32f10x.h" #include "beep.h" #include "delay.h" #include "led.h" #include "key.h" #include "sys.h" #include "usart.h" #include <string.h> #include <stdio.h> #include "exti.h" #include "timer.h" #include "rtc.h" #include "adc.h" #include "ds18b20.h" #include "ble.h" #include "esp8266.h" #include "wdg.h" #include "oled.h" #include "rfid_rc522.h" #include "infrared.h" int main() { LED_Init(); KEY_Init(); BEEP_Init(); TIM1_Init(72,20000); //辅助串口1接收,超时时间为20ms USART_X_Init(USART1,72,115200); //InfraredDecodeInit(); //红外线解码初始化 InfraredCodingInit(); //红外线编码初始化 printf("UART1 OK.....\n"); while(1) { InfraredNECSend(13,14); //发送红外线数据 DelayMs(500); LED0=!LED0; } }
3.2 红外线.c
#include "infrared.h" /* 函数功能: 红外线编码初始化 硬件连接: PG11 编码思路: 采用延时函数实现38KHZ */ void InfraredCodingInit(void) { RCC->APB2ENR|=1<<8; //PG GPIOG->CRH&=0xFFFF0FFF; GPIOG->CRH|=0x00003000; GPIOG->ODR|=1<<11; } /* 函数功能: 发送38KHZ的载波 函数参数: u32 time_us 持续的时间 u8 flag 1表示发送38KHZ载波,0表示不发送 */ void InfraredSend38KHZ(u32 time_us,u8 flag) { u32 i; if(flag) { //发送38KHZ载波 for(i=0;i<time_us/13;i++) { INFRARED_OUTPUT=!INFRARED_OUTPUT; DelayUs(13); } } else { INFRARED_OUTPUT=1;//关闭红外线发射管 DelayUs(time_us); } } /* 函数功能: NEC协议编码发送 函数参数: u8 user 用户码 u8 key 按键码 先发低位 按键反码+按键码+用户反码+用户码 */ void InfraredNECSend(u8 user,u8 key) { u32 i; /*1. 组合发送的数据*/ u32 data=((~key&0xFF)<<24)|((key&0xFF)<<16)|((~user&0xFF)<<8)|((user&0xFF)<<0); /*2. 发送引导码*/ InfraredSend38KHZ(9000,1);//发送38KHZ载波 InfraredSend38KHZ(4500,0);//不发送 /*3. 发送32位数据*/ for(i=0;i<32;i++) { InfraredSend38KHZ(560,1); //间隔时间 if(data&0x01)InfraredSend38KHZ(1685,0); //发送1 else InfraredSend38KHZ(560,0); //发送0 data>>=1; } InfraredSend38KHZ(560,1); //间隔时间 }
四、格力空调遥控协议介绍
4.1 协议解析
报头脉冲:9ms
报头间距:4.5ms
载波频率:37.9KHz(38KHz)
码段1与码段2间距:20ms
“1”:脉宽,656us。间距,1640us。
“0”:脉宽,656us。间距,544us。
4.2 编码定义
1-3位:模式
送风:图标:风扇。代码:110。
自动:图标:循环箭头。代码:000。
除湿:图标:水滴。代码:010。
制冷:图标:雪花。代码:100。
制热:图标:太阳。代码:001。
4位(加68位):开机关机
开机:1。
关机:0。第68位取反。
5-6位:风速
一级:10
二级:01
三级:11
自动:00
7、37、41位(加65位):扫风
上下扫风:110。第65位取反
左右扫风:101。
上下左右:111
无扫风:000
8位:睡眠
睡眠:1
不睡眠:0
9-12位与65-68位:温度
制冷模式下:
制热模式:
吸湿模式:
送风模式:
13-20位:睡眠定时
21位:超强
超强:1
普通:0
22位:灯光
亮:1
灭:0
23位与25位:健康,换气
健康:10
换气:01
健康+换气:11
普通:00
24位:制冷模式下-干燥;制热模式下-辅热;
干燥:1
普通:0
45-46位:显示温度
不显示:00
显示:10
显示室内温度:01
显示室外温度:11
其他位:
除了29、31、34位为“1”外,均为“0”。其他位功能不详(遥控器无对应项)。
第36位和69位分别是码段1和码段2的最后一位,无所谓“0”“1”。
4.3 其他说明
在自动模式下只可以设置的项目有:风速1、2、3级、自动;上上下左右扫风;显示温度;灯光;睡眠定时(非睡眠)。其他项均不可以设置。此时温度不可设置,温度段的代码为:10011101。
在关机状态下,可以设置定时开机,代码与睡眠定时关机一样。也可以设置灯光。
在制冷模式下,可以设置的项有:温度;扫风;健康换气,节能(仅在此状态下可以设置);风速;定时;超强;睡眠;灯光;温度显示。
在除湿模式下,可以设置的项有:温度;扫风;健康换气;干燥;温度显示;定时;睡眠;灯光。
在送风模式下,可以设置的项有:温度;风速;健康换气;扫风;温度显示;定时;灯光。
在制热模式下,可以设置的项有:温度;风速;扫风;辅热;温度显示;定时;超强;睡眠;灯光。
MGQ 2012-04-141、 格力YB0F2红外信号命令格式
红外信号主要包括CMD1和CMD2两部分,其中CMD1包括35 位的命令 和一位停止位,CMD2包括32位的命令和一位停止位。
五、美的空调协议介绍
L为引导码,
S为分隔码,
A为认别码(A=10110010=B2,预留方案时A=10110111=B7),
A'为A的反码,
B'为B的反码,
C'为C的反码
遥控器发射红外信号之时,通过“560微秒低电平+1680微秒高电平”代表“1”,通过“560微秒低电平+560微秒低电平”代表“0”。
美的的红外采用NEC格式的R05d
该协议的红外信号编码格式为:引导码+客户码+客户反码+数据码+数据反码+结束位,
其中引导码和结束码都是固定的,数据反码由数据码按位取反得来,真正变化的只有用户码和数据码。