STM32定时器实现红外接收与解码
1.NEC协议
红外遥控是一种比较常用的通讯方式,目前红外遥控的编码方式中,应用比较广泛的是NEC协议。NEC协议的特点如下:
- 载波频率为 38KHz
- 8位地址和 8位指令长度
- 地址和命令2次传输(确保可靠性)
- PWM 脉冲位置调制,以发射红外载波的占空比代表“0”和“1”
其逻辑1与逻辑0的表示如图所示:

可以看到,逻辑1的位时间为2.25ms,脉冲时间560us;逻辑0的位时间为1.12ms,脉冲时间560us。
一个完整的NEC数据包如下:

首次发送的是9ms高电平+4.5ms低电平,为引导码。
接下来是8bit的地址码+8bit地址码的反码+8bit命令码+8bit命令码的反码。
以上是一个正常的数据包,但可能存在一种情况:当长按某个键时,发送的是以110ms为周期的重复码,如下图:

重复码由9ms高电平和2.25ms的低电平以及560us的高电平组成。
2.解码程序
在上面的图中可以看到,逻辑1和逻辑0的位时间是不同的,占空比也不同。所以我们可以根据位时间的长短来解码,也可以根据占空比的不同(1/2或1/4)来解码,或者二者同时作为解码条件。这里我们介绍根据位时间来解码。
需要注意的是,很多红外一体接收头为了提高接受灵敏度。输入高电平,其输出的是相反的低电平。下图为示波器实际捕获的一组数据:

可以看到,空闲时为高电平,引导码为9ms低电平+4.5ms高电平。根据位时间解码的话,我们就不必关系高低电平各自的时间,只需关系总时间就行,即:引导码-13.5ms,逻辑1-2.25ms,逻辑0-1.12ms。
首先用STM32CubeMx配置定时器。系统时钟等的配置这里不在赘述,参考其它教程。
这里使用TIM3的Channel1作为捕获通道配置如下:

- 定时器时钟为内部时钟
- Channel1配置为输入捕获模式
- 分频系数为63,因为系统时钟为64M,这样定时器实际时钟为64/(63+1)=1M,主要是为了程序中方便计算。
- 捕获方式为下降沿捕获
- 最后别忘了打开定时器的中断

最后生成代码。在生成的TIM3中断函数中,屏蔽生成的中断处理还是,添加自己的解码程序如下:
uint32_t TIM3_Over_Cnt = 0;//tim3溢出次数
uint32_t TIM3_Sum_Cnt = 0;//两次下降沿之间的时间间隔
uint32_t cnt0 = 0;
uint8_t IR_Data[60];void TIM3_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN TIM3_IRQn 0 *//* USER CODE END TIM3_IRQn 0 */
// HAL_TIM_IRQHandler(&htim3);/* USER CODE BEGIN TIM3_IRQn 1 */if(__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim3, TIM_FLAG_UPDATE)) //定时器溢出中断{__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim3, TIM_FLAG_UPDATE); //清除中断标记TIM3_Over_Cnt++;}cnt0 = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3);TIM3_Sum_Cnt = (TIM3_Over_Cnt << 16) + cnt0;//获取计数器的值__HAL_TIM_SetCounter(&htim3,0);//清零重新计数TIM3_Over_Cnt = 0;//清零重新计数if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim3, TIM_FLAG_CC1) != RESET)//TIM3CH1捕获中断{if(StartRevFlag == 1)//接收到引导码,开始解码{if(TIM3_Sum_Cnt > 36000)//大于36ms认为是结束{RevComplete = 1;//解码完成IR_Tick = 0;}else if(RevComplete == 0){if(TIM3_Sum_Cnt > 1000 && TIM3_Sum_Cnt < 1300)//1ms~1.3ms认为是低电平IR_Data[IR_Idx] = 0;else if(TIM3_Sum_Cnt > 2100 && TIM3_Sum_Cnt < 2400)//2.1ms~2.4ms认为是高电平IR_Data[IR_Idx] = 1;else //接收错误,重新开始StartRevFlag = 0;IR_Idx++;if(IR_Idx > 59)IR_Idx = 59;}}else{if(TIM3_Sum_Cnt > 13000 && TIM3_Sum_Cnt < 14000)//13~14ms引导码{StartRevFlag = 1;}IR_Tick = 0;RevComplete = 0;//解码完成标志置零IR_Idx = 0;//有效解码位TIM3_Over_Cnt = 0;TIM3_Sum_Cnt = 0;//定时器计数清零}__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim3, TIM_IT_CC1);}/* USER CODE END TIM3_IRQn 1 */
}
解码程序根据每次捕获下降沿之间的间隔判断是引导码还是逻辑1或逻辑0。接收到引导码之后,再开始将解码的数据保存下来。最后通过也是时长来判断解码结束。这里没有判断重复码,有兴趣的小伙伴可以自己加上。
中断函数中,只是将每一位解码并保存,最后还需要在主程序中组合成字节并判断处理。
void IR_Rev()
{uint8_t num = IR_Idx / 8;uint8_t IRValue[8];if(RevComplete == 1 && StartRevFlag == 1 && IR_Tick > 20){if(num > 7)num = 7;for(uint8_t j=0;j<num;j++)//将每一位解码数据组合成字节数据{for(uint8_t i = 0;i< 8;i++){IRValue[j] = IRValue[j]>>1;if(IR_Data[j*8+i])IRValue[j] |= 0x80;}}if(IRValue[0] == 0x00 && IRValue[1] == 0xFF)//地址码正确{switch(IRValue[2])//判断数据码{case 0x46:KeyValue = S_key_Menu;break;case 0x43:KeyValue = S_key_Set;break;case 0x40:KeyValue = S_key_Rst;break;case 0x15:KeyValue = S_key_Down;break;case 0x09:KeyValue = S_key_Up;break;}}StartRevFlag = 0;RevComplete = 0;IR_Tick = 0;}
}
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