結合STM32、Arduino理解紅外遙控編解碼通信原理

紅外遙控我們并不陌生，身邊隨處可見，最常見的就是家電中的紅外遙控，那你知道其中的收發(fā)原理嗎？

紅外解碼只需連3 根線（2 根電源 + 1 根數據）即可，如下圖中TSOP382。

2 NEC 協議解碼

本文所述的紅外編解碼采用 NEC 協議。通信的數據幀里使用 高電平時間 來區(qū)分 0 和 1。



對于按一下然后按住不動的情況，NEC 協議下是這么處理的：



上圖中寫的“固定重復指令”也叫作“重復引導碼”。對于紅外通信協議，搜關鍵詞“IR 引導碼”會比較容易搜出結果。

NEC 的編碼規(guī)則非常簡單，如下圖：


實際用邏輯分析儀抓取的波形如下，可以與上面的規(guī)則相互印證：

3 Arduino 紅外解碼




把上圖中的代碼復制到下面：

#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 紅外解碼

1.外部中斷方式

外部中斷方式的優(yōu)點在于：用哪個引腳都可以。因為沒有使用片上定時器外設，所以需要使用 CPU 計數方式來算時間。

2.定時器捕獲方式

定時器捕獲方式需要使用與定時器相關的引腳，優(yōu)點是 CPU 不參與計時，被解放出來的 CPU 可以做其他的事。

PS除了 NEC 協議，紅外通信還有很多其他的協議，這在 Mixly 圖形化編程軟件中看得很明顯，如下圖：

本文選擇最簡單的 NEC 協議談紅外解碼意在簡單地體現 IR 通信的應用，所以沒有引入 38kHz 載波的概念。

5 收、發(fā)解碼差異



如上圖，紅外通信比較奇特的一點就是收發(fā)數據反相。這就導致雖然從發(fā)送方或接收方都能解出正確數據，但必解碼時必須注意極性，極性要是反了就解不出或解不對數據。

通信實驗：

?

如上圖，作者覺得發(fā)與收之間的相位差加強了實驗的真實感。作者用了兩個單片機，分別是 ATMega 2560 和 ATMega 644，選 Arduino 系單片機的原因是想偷個懶不寫軟件。

下面放大一個數據，仔細看一看 38KHz 的載波長什么樣：

?

上圖的結論是占在“接收方”的角度寫的“發(fā)送方”的行為。也就是說：

1.想讓接收方接到 0，發(fā)送方就發(fā) 38KHz 的載波；

2.想讓接收方接到 1，發(fā)送方就停止發(fā)送載波。

這里不免有人會問：停止發(fā)送載波實際上讓接收方收到了 1，那該怎么區(qū)分“停止通信”和“通信中的 1”呢？

這答案就能看出 NEC 協議的作用了：數據幀有頭有尾，在頭尾之間的停止發(fā)送就是數據 1，不在頭尾之間的就是沒有通信。

審核編輯：湯梓紅