结合STM32、Arduino理解红外遥控编解码通信原理

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。

2 NEC 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：

3 Arduino 红外解码




把上图中的代码复制到下面：

#include 


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();
  }
}

4 STM32 红外解码

1.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

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。

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。

审核编辑：汤梓红