STM32定时器实现红外接收与解码

玩转单片机与嵌入式 2023-08-06 07:49

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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：

1)载波频率为 38KHz

2)8位地址和 8位指令长度

3)地址和命令2次传输（确保可靠性）

4)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：引导码为13.5ms，逻辑1为2.25ms，逻辑0为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：

1)定时器时钟为内部时钟

2)Channel1配置为输入捕获模式

3)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。

4)捕获方式为下降沿捕获

5)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    {      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;  }}