文章目录
前言
在可视范围内，红外遥控是设备最廉价的遥控实现方式。该技术兼具应用实现原理简单、器件廉价的优势，成为我们日常设备控制的理想方式。目前几乎所有的视频和音频设备都可以通过这种方式遥控。
本文将简单介绍一些日常使用到的消费类电器红外控制协议，着重介绍NEC协议，并基于MSP430单片机的定时器捕获功能实现红外解码。
一、红外协议简介
1. ITT Protocol
ITT 红外协议不使用调制信号，直接发送是区别于其他协议的重要特点。
每个信号都是由 14 个 10us 时间间隔的脉冲信号组成来发送，解码则是根据脉冲的间隔进行。
该协议非常实用，并耗能很低，大大提高了电池寿命。
一个红外信号通过 14 个脉冲发送，每个脉冲都是 10us 长。
通常使用三个不同的时间间隔去区分一个信号：
100us 表示逻辑 0；
200us 表示逻辑 1；
300us 则表示起始条件脉冲（lead-in）和结束条件脉冲（lead-out）；
2. NEC 协议
该协议由 NEC 开发，具有以下特征：
8 位地址码，8 位命令码；
完整发射两次地址码和命令码，以提高可靠性；
脉冲时间长短调制方式；
38KHz 载波频率；
位时间 1.12ms 或 2.25ms；
NEC 协议根据脉冲时间长短解码。每个脉冲为 560us 长的 38KHz 载波(约 21 个载波周期)。
逻辑”1”脉冲时间为 2.25ms；
逻辑”0”脉冲时间为 1.12ms。
推荐的载波周期为 1/4 或者 1/3，即 38K 载波信号的周期里，只有 1/4 或者 1/3是高电平。
注：发送端与接收端的信号电平正好发生翻转；
3. Nokia NRC17 协议
Nokia 协议使用 17 位比特发送红外指令；
8 位命令码，4 位地址码 4 子码；
38K 载波，双向解码；
位传送时间 1ms ；
该协议采用所谓的不归零法解调 38K 载波，所有位的时间都相等且都为 1ms，每位都有一半的时间(500us)都是 38K 载波，剩下一半时间时空闲的低电平。逻辑 1 位表示为前面的一半时间为 38K 的载波，后面一半时间为低电平，反之逻辑 0 位刚好相反。
注：此外市场上也存在其他的协议，如夏普协议、索尼 SIRC 协议、飞利浦 RC-5 协议等。
二、红外解码程序（NEC协议）
1. 软硬件环境及红外解码状态图
芯片：MSP430FR57xx；
编译环境：Code Composer Studio；
注：下面程序中新增加了一个用于检验传输地址、数据的状态：IRDA_RECEIVE_CHECKOUT；
2. 基于定时器捕获中断方式的NEC协议红外解码程序
代码如下：
#include <string.h>
#include "sysclock.h"
#include "gpio.h"
#include "timer.h"
#include "mcu_api.h"
#include "protocol.h"
// 红外解码状态机
//（空闲、下降沿9ms、上升沿4.5ms、接收数据、信号检验、0、1信号判断、重复发送——2.25秒）
#define IRDA_IDLE_STATE 0
#define IRDA_RECEIVE_9MS_LEADING 1
#define IRDA_RECEIVE_4MS_LEADING 2
#define IRDA_RECEIVE_32BIT_DATA 3
#define IRDA_RECEIVE_CHECKOUT 4
#define IRDA_1_0_IDENTIFY 5
#define IRDA_REPEAT_CODE 6
// 红外初始状态（空闲）、存储数据、计数、解码完成标志位
uint8_t irde_state = IRDA_IDLE_STATE;
uint8_t irde_bytes[4] = {
0,0,0,0};
uint8_t irde_bit_counts = 0;
uint8_t irde_ok = 0;
// 复位状态机
void reset_state_machine(void)
{
irde_ok = 0;
irde_bit_counts = 0;
irde_state = IRDA_IDLE_STATE;
TA0CCTL0 |= (CM_2 + CCIS_0 + SCS + CAP + CCIE); // 重新设置为下降沿捕获
}
uint16_t intervl_time;
//定时器中断：TIMER0_A0_VECTOR
#pragma vector = TIMER0_A0_VECTOR
__interrupt void Timer0_A3_CCR_ISR(void)
{
intervl_time = TA0CCR0; // 将捕获到的值取出来
TA0R = 0; // 将计时器再次清零 The TAxR register is the count of Timer_A.
TA0CCTL0 ^= (CM_1 | CM_2); //改变捕获模式
switch(irde_state)
{
case IRDA_IDLE_STATE: // 处于空闲状态且进入中断——下降沿，9ms
irde_state = IRDA_RECEIVE_9MS_LEADING;
break;
case IRDA_RECEIVE_9MS_LEADING: // 处于9ms状态且进入中断
if ((intervl_time > 8500) && (intervl_time < 9500)) // 9000
{
irde_state = IRDA_RECEIVE_4MS_LEADING; // 进入4.5ms
}
else
{
reset_state_machine(); // 状态机复位
}
break;
case IRDA_RECEIVE_4MS_LEADING:
if ((intervl_time > 4000) && (intervl_time < 5000)) //4500
{
irde_state = IRDA_RECEIVE_32BIT_DATA;
}
else if ((intervl_time > 2000) && (intervl_time < 3000)) //2250
{
irde_state = IRDA_REPEAT_CODE; // 发送重复信号
}
else
{
reset_state_machine();
}
break;
case IRDA_RECEIVE_32BIT_DATA: // 处于接收32bit
if (irde_bit_counts >= 32) // 判断传输是否完成32个字符
{
irde_state = IRDA_RECEIVE_CHECKOUT; // 传输地址、数据检验
reset_state_machine();
irde_ok = 1;
}
else
{
irde_state = IRDA_1_0_IDENTIFY;
}
break;
case IRDA_RECEIVE_CHECKOUT: // 处于传输地址、数据检验
// 判断传输是否完成 0地址 1地址反 2数据 3数据反 数据传输有误
if ((irde_bytes[0] == ~irde_bytes[1]) && (irde_bytes[2] == ~irde_bytes[3]))
{
reset_state_machine();
irde_ok = 1; // 数据全部传输完成并检验
}
else
{
reset_state_machine();
}
break;
case IRDA_1_0_IDENTIFY:
irde_bytes[irde_bit_counts/8] >>= 1; // 数据最高位补“0” 4*8 = 32个数
if ((intervl_time > 1500) && (intervl_time < 1800))
{
irde_bytes[irde_bit_counts/8] |= 0x80; // 数据最高位补“1”
}
irde_bit_counts++;
irde_state = IRDA_RECEIVE_32BIT_DATA; // 继续接收32bit
break;
case IRDA_REPEAT_CODE:
reset_state_machine();
irde_ok = 1;
break;
}
}
总结
1）在可视范围内，红外遥控是设备最廉价的遥控实现方式；
2）市场上存在不少红外控制协议，NEC协议使用较多；
3）NEC协议完整发射两次地址码和命令码，可靠性较高；
4）基于MSP430单片机的定时器捕获功能实现红外解码；
以上便是本文的全部内容，希望本文能对大家理解和运用红外遥控及解码方法有所帮助。
当然，本文内容如有错误或不严谨之处，也恳请大家及时指出，谢谢！