STM32之紅外遙控信號自學(xué)習實(shí)現

1、序言

很早前就想實(shí)現這個(gè)紅外遙控自學(xué)習的這個(gè)實(shí)驗，用于來(lái)自己控制房子里如空調等紅外遙控設備的自動(dòng)化，NEC的標準到具體的產(chǎn)品上可能就被廠(chǎng)家定義為不一樣了，所以自學(xué)習就應該是接收到什么就發(fā)送什么，不用管內容是什么！

2、硬件實(shí)現原理

由上述原理圖可知，當IE為高電平時(shí)發(fā)送紅外光，為低電平時(shí)不發(fā)送紅外光。

在NEC協(xié)議中，信息傳輸是基于38K載波，也就是說(shuō)紅外線(xiàn)是以載波的方式傳遞。

發(fā)送波形如下圖所示：

NEC協(xié)議規定：

發(fā)送協(xié)議數據“0” = 發(fā)送載波560us + 不發(fā)送載波560us

發(fā)送協(xié)議數據“1” = 發(fā)送載波560us+ 不發(fā)送載波1680us

發(fā)送引導碼 = 發(fā)送載波9000us + 不發(fā)送載波4500us

在紅外接收端，如果接收到紅外38K載波，則IR輸出為低電平，如果不是載波包括固定低電平和固定高電平則輸出高電平。在IR端接收的信號如下所示：

3、軟件實(shí)現自學(xué)習

設計原理：

1、 根據接收波形記錄電平和電平持續時(shí)間，以便于發(fā)送。

2、電平記錄采用定時(shí)器捕獲功能，從下降沿接收引導信號開(kāi)始，每觸發(fā)一次改變觸發(fā)方式，從而使每個(gè)電平變化都能捕獲到。

源碼實(shí)現如下：

定時(shí)器捕獲初始化設置（CubeMax軟件自動(dòng)配置生成）：

void MX_TIM4_Init(void)
{
TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
TIM_IC_InitTypeDef sConfigIC = {0};


htim4.Instance = TIM4;
htim4.Init.Prescaler = 71;
htim4.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
htim4.Init.Period = 10000;
htim4.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
htim4.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
if (HAL_TIM_Base_Init( htim4) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
if (HAL_TIM_ConfigClockSource( htim4,  sClockSourceConfig) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
if (HAL_TIM_IC_Init( htim4) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization( htim4,  sMasterConfig) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
sConfigIC.ICPolarity = TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING;
sConfigIC.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;
sConfigIC.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
sConfigIC.ICFilter = 0;
if (HAL_TIM_IC_ConfigChannel( htim4,  sConfigIC, TIM_CHANNEL_4) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}


}

定時(shí)器捕獲中斷回調處理：

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_4)
    {
if(TIM4->CCER   (TIM_CCER_CC4P))   //下降沿觸發(fā)
        {
            TIM4->CCER  = ~(TIM_CCER_CC4P); //切換
            gu8BitVal = 1;
        }
else                               //上升沿觸發(fā)
        {
            TIM4->CCER |= TIM_CCER_CC4P;    //切換
            gu8BitVal = 0;
        }




if(gsInfrared.State == NONE_STATE)
        {
            gsInfrared.State = RECV_STATE;
        }
else if(gsInfrared.State == RECV_STATE)
        {
            NowTimCnt = HAL_TIM_ReadCapturedValue( htim4, TIM_CHANNEL_4);
            gsInfrared.KeepTime[gsInfrared.SampleCount] = Round(NowTimCnt);
            gsInfrared.BitValue[gsInfrared.SampleCount ++] = gu8BitVal;
        }


        TIM4->CNT = 0;
    }
}

3、設置的定時(shí)器溢出時(shí)間為10ms，如果10毫秒內不再接收電平變化則默認接收結束，設置結束標志。

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
if(htim ==  htim4)
    {
if(gsInfrared.State == RECV_STATE)
        {
            gsInfrared.State = END_STATE;
        }
    }
}

至此，實(shí)現了紅外遙控的學(xué)習功能，獲得的記錄數據為記錄長(cháng)度和電平信號數組與電平信號維持的時(shí)間數組。

4、發(fā)送實(shí)現

設置定時(shí)器輸出38KPWM信號，在記錄電平為0是輸出記錄時(shí)間的38K載波信號，如果為1則不輸出載波，實(shí)現如下：

PWM生成設置（CubeMax自動(dòng)配置生成）：

void MX_TIM5_Init(void)
{
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};
  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};


  htim5.Instance = TIM5;
  htim5.Init.Prescaler = 0;
  htim5.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim5.Init.Period = 1896;
  htim5.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim5.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
if (HAL_TIM_PWM_Init( htim5) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization( htim5,  sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = 0;
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;
  sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;
if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel( htim5,  sConfigOC, TIM_CHANNEL_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  HAL_TIM_MspPostInit( htim5);


}

發(fā)送實(shí)現，注意點(diǎn)就是記錄為0時(shí)發(fā)載波，記錄為1時(shí)不發(fā)載波：

void InfraredSend(void)
{
uint16_t Count = 0;

while(Count < gsInfrared.SampleCount     gsInfrared.State == END_STATE)
    {
if(gsInfrared.BitValue[Count] == 0)
        {
            TIM5->CCR2 = 948;
            delay_us(gsInfrared.KeepTime[Count]);
            TIM5->CCR2 = 0;
        }
else
        {
            TIM5->CCR2 = 0;
            delay_us(gsInfrared.KeepTime[Count]);
            TIM5->CCR2 = 0;
        }


        Count ++;
    }


    delay_us(20000);
}

往PWM比較寄存器設置948即為設置38KPWM波，也可在初始化時(shí)固定948，在此函數內啟停定時(shí)器即可；

至此，自學(xué)習功能的全部思路已實(shí)現，通過(guò)對各個(gè)不同類(lèi)型的紅外遙控進(jìn)行功能測試，均成功。

PS:查看很多資料發(fā)現很多紅外解碼未判斷低電平時(shí)間，個(gè)人感覺(jué)不是很好，應該是不僅高電平時(shí)間得符合，低電平時(shí)間也應該符合。

自己寫(xiě)了一個(gè)小函數驗證了一下，這個(gè)函數只是驗證，未經(jīng)仔細推敲，還可優(yōu)化，僅供參考這一思想。

誤差設計：±200us(拍腦袋值)

void InFraredDataDeal(void)
{
uint32_t DataBuff = 0;
uint16_t Count = 0;


if(gsInfrared.State == END_STATE)
    {
        gsInfraredData.State = 0;


do
        {
switch(gsInfraredData.State)
            {
case 0:   //引導碼識別
            {


if(gsInfrared.KeepTime[0] >= 8800    gsInfrared.KeepTime[0] <= 9200    gsInfrared.BitValue[0] == 0)
                {
if(gsInfrared.KeepTime[1] >= 4300    gsInfrared.KeepTime[1] <= 4700    gsInfrared.BitValue[1] == 1)
                    {
if(gsInfrared.KeepTime[2] >= 360    gsInfrared.KeepTime[2] <= 760    gsInfrared.BitValue[2] == 0)
                        {
                            Count = 3;
                            gsInfraredData.State = 1;
                        }
                    }
else if(gsInfrared.KeepTime[1] >= 2300    gsInfrared.KeepTime[1] <= 2700    gsInfrared.BitValue[1] == 1)
                    {
if(gsInfrared.KeepTime[2] >= 360    gsInfrared.KeepTime[2] <= 760    gsInfrared.BitValue[2] == 0)
                        {
                            gsInfraredData.ReDataCount ++;
                            gsInfraredData.State = 3;
                        }
                    }
else
                    {
                        gsInfraredData.State = 3;
                    }


                }
else
                {
                    gsInfraredData.State = 3;
                }




            }
break;




case 1:   //數據解析
            {


if(gsInfrared.KeepTime[Count + 1] >= 360    gsInfrared.KeepTime[Count + 1] <= 760    gsInfrared.BitValue[Count + 1] == 0)
                {


if(gsInfrared.BitValue[Count] == 1)
                    {
if(gsInfrared.KeepTime[Count] >= 1480    gsInfrared.KeepTime[Count] <= 1880)
                        {
                            DataBuff <<= 1;
                            DataBuff |= 1;
                        }
else if(gsInfrared.KeepTime[Count] >= 360    gsInfrared.KeepTime[Count] <= 760    gsInfrared.BitValue[Count] == 1)
                        {
                            DataBuff <<= 1;
                            DataBuff |= 0;
                        }
else
                        {
                            gsInfraredData.State = 3;
                        }
                    }
                }


if(Count < gsInfrared.SampleCount)
                {
                    Count += 2;
                }
else
                {
                    gsInfraredData.State = 2;
                }


            }
break;


case 2:   //成功解析
            {
                gsInfraredData.Data = DataBuff;
                gsInfraredData.State = 3;


            }
break;


default:
            {
                gsInfraredData.State = 3;   //解析結束


            }
break;
            }


        }
while(gsInfraredData.State != 3);


        gsInfrared.State = NONE_STATE;
        gsInfrared.SampleCount = 0;
    }


}

解析的話(huà)一般高位在前，所以左移，經(jīng)測試幀格式為：引導碼+用戶(hù)碼+用戶(hù)碼反碼+命令碼+命令碼反碼，能成功解析數據！解析的話(huà)根據具體協(xié)議，具體分析。

審核編輯：彭菁