结合STM32、Arduino理解红外遥控编解码通信原理

来源:strongerHuang发布时间:2023-03-13555浏览


作者 |sugar

转自 |MultiMCU EDU

红外遥控我们并不陌生，身边随处可见，最常见的就是家电中的红外遥控，那你知道其中的收发原理吗？

今天就来分享一篇关于红外解码的文章。

1硬件连接

红外解码只需连3 根线（2 根电源 + 1 根数据）即可，如下图中TSOP382。

2NEC 协议解码

本文所述的红外编解码采用 NEC 协议。通信的数据帧里使用 高电平时间 来区分 0 和 1。

对于按一下然后按住不动的情况，NEC 协议下是这么处理的：

上图中写的“固定重复指令”也叫作“重复引导码”。对于红外通信协议，搜关键词“IR 引导码”会比较容易搜出结果。NEC 的编码规则非常简单，如下图：

实际用逻辑分析仪抓取的波形如下，可以与上面的规则相互印证：

3Arduino 红外解码

把上图中的代码复制到下面：


#include <IRremote.h>
const int irReceiverPin = 2;
IRrecv irrecv(irReceiverPin);decode_results results;decode_results res_last;
void setup() {  Serial.begin(9600);  irrecv.enableIRIn();}
void loop() {  if(irrecv.decode(results)){    if(res_last.value != results.value){      res_last.value = results.value;      Serial.print("irCode: ");      Serial.print(results.value, HEX);      Serial.print(", bits: ");      Serial.println(results.bits);     }    irrecv.resume();  }}

4STM32 红外解码

1.外部中断方式

参考《江涛带你玩STM32-CubeMX红外NEC解码实战（上）—外部中断方式》

外部中断方式的优点在于：用哪个引脚都可以。因为没有使用片上定时器外设，所以需要使用 CPU 计数方式来算时间。2.定时器捕获方式

参考《江涛带你玩STM32-CubeMX红外NEC解码实战（下）—定时器TIM捕获方式》

定时器捕获方式需要使用与定时器相关的引脚，优点是 CPU 不参与计时，被解放出来的 CPU 可以做其他的事。

PS

除了 NEC 协议，红外通信还有很多其他的协议，这在 Mixly 图形化编程软件中看得很明显，如下图：

本文选择最简单的 NEC 协议谈红外解码意在简单地体现 IR 通信的应用，所以没有引入 38kHz 载波的概念，如果想深入了解可以参考《STM32之红外遥控信号自学习实现》。

5收、发解码差异

如上图，红外通信比较奇特的一点就是收发数据反相。这就导致虽然从发送方或接收方都能解出正确数据，但必解码时必须注意极性，极性要是反了就解不出或解不对数据。
通信实验：

如上图，作者觉得发与收之间的相位差加强了实验的真实感。作者用了两个单片机，分别是 ATMega 2560 和 ATMega 644，选 Arduino 系单片机的原因是想偷个懒不写软件。
下面放大一个数据，仔细看一看 38KHz 的载波长什么样：

上图的结论是占在“接收方”的角度写的“发送方”的行为。也就是说：1.想让接收方接到 0，发送方就发 38KHz 的载波；2.想让接收方接到 1，发送方就停止发送载波。
这里不免有人会问：停止发送载波实际上让接收方收到了 1，那该怎么区分“停止通信”和“通信中的 1”呢？
这答案就能看出 NEC 协议的作用了：数据帧有头有尾，在头尾之间的停止发送就是数据 1，不在头尾之间的就是没有通信。
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