STM32設(shè)計智能居家-萬能紅外遙控器

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一、環(huán)境介紹

MCU: STM32F103ZET6

編程軟件環(huán)境: keil5

紅外線傳輸協(xié)議:NEC協(xié)議---38KHZ載波:。NEC協(xié)議是紅外遙控協(xié)議中常見的一種。

編碼發(fā)送思路:延時函數(shù)模擬38KHZ + PWM產(chǎn)生38KHZ兩種方式

代碼風(fēng)格:模塊化編程，寄存器直接操作方式

二、NEC協(xié)議與相關(guān)硬件介紹

2.1 NEC協(xié)議介紹

NEC協(xié)議在上篇入門開發(fā):>文章里已經(jīng)詳細(xì)介紹過了。這篇文章和上篇文章內(nèi)容是連貫的，上篇文章完成NEC紅外線協(xié)議解碼，這篇文章就當(dāng)做遙控器發(fā)送端，發(fā)送自定義數(shù)據(jù)給接收端，完成自定義的數(shù)據(jù)傳輸；也可以模擬家電遙控器，對電視機(jī)、投影儀、空調(diào)等設(shè)備進(jìn)行遙控操作。

紅外線協(xié)議有很多，本章節(jié)主要是針對NEC協(xié)議講解，只要把NEC協(xié)議原理搞懂了，其他協(xié)議都是一樣的使用；如果想要模擬空調(diào)遙控器，去控制美的空調(diào)、格力空調(diào)這些設(shè)備，就需要按照美的、格力空調(diào)的協(xié)議發(fā)送；如果不知道協(xié)議長什么樣，可以將邏輯分析儀插在紅外線接收頭的引腳上，拿個正常的空調(diào)遙控器對著接收頭按一下，然后采集數(shù)據(jù)分析，即可得到協(xié)議規(guī)律，然后網(wǎng)絡(luò)上也有空調(diào)按鍵值功能的說明文檔，調(diào)試一下即可。

2. 2 使用的相關(guān)硬件

因為要模擬紅外線遙控器，就需要一個紅外線發(fā)射管；在學(xué)習(xí)階段，如果不想自己搭建電路，可以買現(xiàn)成的模塊。 買模塊連接也是比較穩(wěn)定，接線也比較簡單，VCC和GND接好之后，把DAT引腳接到STM32任意一個IO口上即可，如果想用硬件PWM控制發(fā)送，那么引腳接到STM32的PWM輸出腳即可。

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2.3 完成NEC協(xié)議編碼發(fā)送

先看一段紅外線接收頭引腳上采集的NEC協(xié)議的電平: 這是接收端采集的。

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紅外線接收頭的硬件特性: （注意: 這里是針對NEC遙控器協(xié)議來說明），下圖就是當(dāng)前使用的紅外線接收頭。

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收到38KHZ的紅外光，IN引腳就輸出低電平；沒有收到IN引腳就輸出高電平。

NEC紅外線協(xié)議說明：(這是站在接收端解碼的角度分析的)

一段獨(dú)立的NEC協(xié)議數(shù)據(jù)包由引導(dǎo)碼+32位數(shù)據(jù)組成。

引導(dǎo)碼: 9ms的高電平 + 4.5ms 低電平組成。

32位數(shù)據(jù)就是: 8位用戶碼+ 8位用戶反碼+ 8位按鍵碼+8位按鍵反碼

每個數(shù)據(jù)位之間的間隔時間是0.56ms(低電平)

NEC協(xié)議是依靠收到的高電平持續(xù)時間來判斷數(shù)據(jù)0和數(shù)據(jù)1；高電平持續(xù)時間是0.56ms表示數(shù)據(jù)0，高電平持續(xù)時間是1.68ms表示數(shù)據(jù)1。

只要明白上面說的兩個特點，就可以寫程序，按照NEC協(xié)議驅(qū)動紅外線發(fā)射管，發(fā)送數(shù)據(jù)了。

編寫發(fā)送程序之前，得先明白這個38KHZ的紅外光如何產(chǎn)生？

STM32支持硬件PWM功能，可以配置38KHZ方波輸出；如果沒有硬件PWM功能的單片機(jī)，也可以使用延時的方式產(chǎn)生38KHZ方波，差那么一點點問題也不到，解碼端適當(dāng)調(diào)整一下時間范圍即可。

采用延時函數(shù)實現(xiàn)方法如下：

/*
函數(shù)功能: 發(fā)送38KHZ的載波
函數(shù)參數(shù)：
u32 time_us 持續(xù)的時間
u8 flag 1表示發(fā)送38KHZ載波，0表示不發(fā)送
*/
void InfraredSend38KHZ(u32 time_us,u8 flag)
{
    u32 i;
    if(flag)
    {
        //發(fā)送38KHZ載波
        for(i=0;i

為了方便發(fā)送指定的用戶碼和按鍵碼，可以封裝成一個函數(shù)調(diào)用。

/*
函數(shù)功能: NEC協(xié)議編碼發(fā)送
函數(shù)參數(shù): 
				u8 user 用戶碼
				u8 key  按鍵碼
先發(fā)低位
按鍵反碼+按鍵碼+用戶反碼+用戶碼
*/
void InfraredNECSend(u8 user,u8 key)
{
	u32 i;
	 /*1. 組合發(fā)送的數(shù)據(jù)*/
	u32 data=((~key&0xFF)<<24)|((key&0xFF)<<16)|((~user&0xFF)<<8)|((user&0xFF)<<0);
		
	 /*2. 發(fā)送引導(dǎo)碼*/
	InfraredSend38KHZ(9000,1);//發(fā)送38KHZ載波
	InfraredSend38KHZ(4500,0);//不發(fā)送
	
	/*3. 發(fā)送32位數(shù)據(jù)*/
	 for(i=0;i<32;i++)
	 {
			InfraredSend38KHZ(560,1); //間隔時間
			if(data&0x01)InfraredSend38KHZ(1685,0); //發(fā)送1
			else InfraredSend38KHZ(560,0); //發(fā)送0
		  data>>=1;
	 }
	 InfraredSend38KHZ(560,1); //間隔時間
}

這是使用邏輯分析儀采集的發(fā)送端波形： 和協(xié)議對應(yīng)了一下，沒有問題。

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對比一下解碼端采集的波形圖：

三、核心代碼

如果需要整個keil工程源碼，可以在這里下載(解壓即可編譯運(yùn)行測試):

https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/19863305

3.1 main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "beep.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include 
#include 
#include "exti.h"
#include "timer.h"
#include "rtc.h"
#include "adc.h"
#include "ds18b20.h"
#include "ble.h"
#include "esp8266.h"
#include "wdg.h"
#include "oled.h"
#include "rfid_rc522.h"
#include "infrared.h"

int main()
{   
  LED_Init();
  KEY_Init();
  BEEP_Init();
  TIM1_Init(72,20000); //輔助串口1接收，超時時間為20ms
	USART_X_Init(USART1,72,115200);
	//InfraredDecodeInit(); //紅外線解碼初始化
	InfraredCodingInit();   //紅外線編碼初始化
  printf("UART1 OK.....\n");
	
  while(1)
  {
		InfraredNECSend(13,14); //發(fā)送紅外線數(shù)據(jù)
		DelayMs(500);
		LED0=!LED0;
  }
}

3.2 紅外線.c

#include "infrared.h"

/*
函數(shù)功能: 紅外線編碼初始化
硬件連接: PG11
編碼思路: 采用延時函數(shù)實現(xiàn)38KHZ
*/
void InfraredCodingInit(void)
{
	  RCC->APB2ENR|=1<<8; //PG
	  GPIOG->CRH&=0xFFFF0FFF;
	  GPIOG->CRH|=0x00003000;
	  GPIOG->ODR|=1<<11;
}

/*
函數(shù)功能: 發(fā)送38KHZ的載波
函數(shù)參數(shù)：
u32 time_us 持續(xù)的時間
u8 flag 1表示發(fā)送38KHZ載波，0表示不發(fā)送
*/
void InfraredSend38KHZ(u32 time_us,u8 flag)
{
    u32 i;
    if(flag)
    {
        //發(fā)送38KHZ載波
        for(i=0;i>=1;
	 }
	 InfraredSend38KHZ(560,1); //間隔時間
}

四、格力空調(diào)遙控協(xié)議介紹

4.1 協(xié)議解析

報頭脈沖：9ms

報頭間距：4.5ms

載波頻率：37.9KHz（38KHz）

碼段1與碼段2間距：20ms

“1”：脈寬，656us。間距，1640us。

“0”：脈寬，656us。間距，544us。

4.2 編碼定義

1-3位：模式

送風(fēng)：圖標(biāo)：風(fēng)扇。代碼：110。

自動：圖標(biāo)：循環(huán)箭頭。代碼：000。

除濕：圖標(biāo)：水滴。代碼：010。

制冷：圖標(biāo)：雪花。代碼：100。

制熱：圖標(biāo)：太陽。代碼：001。

4位（加68位）：開機(jī)關(guān)機(jī)

開機(jī)：1。

關(guān)機(jī)：0。第68位取反。

5-6位：風(fēng)速

一級：10

二級：01

三級：11

自動：00

7、37、41位（加65位）：掃風(fēng)

上下掃風(fēng)：110。第65位取反

左右掃風(fēng)：101。

上下左右：111

無掃風(fēng)：000

8位：睡眠

睡眠：1

不睡眠：0

9-12位與65-68位：溫度

制冷模式下：

制熱模式：

吸濕模式：

送風(fēng)模式：

13-20位：睡眠定時

21位：超強(qiáng)

超強(qiáng)：1

普通：0

22位：燈光

亮：1

滅：0

23位與25位：健康，換氣

健康：10

換氣：01

健康+換氣：11

普通：00

24位：制冷模式下-干燥；制熱模式下-輔熱；

干燥：1

普通：0

45-46位：顯示溫度

不顯示：00

顯示：10

顯示室內(nèi)溫度：01

顯示室外溫度：11

其他位：

除了29、31、34位為“1”外，均為“0”。其他位功能不詳（遙控器無對應(yīng)項）。

第36位和69位分別是碼段1和碼段2的最后一位，無所謂“0”“1”。

4.3 其他說明

在自動模式下只可以設(shè)置的項目有：風(fēng)速1、2、3級、自動；上上下左右掃風(fēng)；顯示溫度；燈光；睡眠定時（非睡眠）。其他項均不可以設(shè)置。此時溫度不可設(shè)置，溫度段的代碼為：10011101。

在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，可以設(shè)置定時開機(jī)，代碼與睡眠定時關(guān)機(jī)一樣。也可以設(shè)置燈光。

在制冷模式下，可以設(shè)置的項有：溫度；掃風(fēng)；健康換氣，節(jié)能（僅在此狀態(tài)下可以設(shè)置）；風(fēng)速；定時；超強(qiáng)；睡眠；燈光；溫度顯示。

在除濕模式下，可以設(shè)置的項有：溫度；掃風(fēng)；健康換氣；干燥；溫度顯示；定時；睡眠；燈光。

在送風(fēng)模式下，可以設(shè)置的項有：溫度；風(fēng)速；健康換氣；掃風(fēng)；溫度顯示；定時；燈光。

在制熱模式下，可以設(shè)置的項有：溫度；風(fēng)速；掃風(fēng)；輔熱；溫度顯示；定時；超強(qiáng)；睡眠；燈光。

MGQ 2012-04-141、格力YB0F2紅外信號命令格式

紅外信號主要包括CMD1和CMD2兩部分，其中CMD1包括35 位的命令 和一位停止位，CMD2包括32位的命令和一位停止位。

表格 1 CMD1

表格 2 CMD2

五、美的空調(diào)協(xié)議介紹

L為引導(dǎo)碼,

S為分隔碼,

A為認(rèn)別碼(A=10110010=B2，預(yù)留方案時A=10110111=B7),

A'為A的反碼,

B'為B的反碼,

C'為C的反碼

遙控器發(fā)射紅外信號之時，通過“560微秒低電平+1680微秒高電平”代表“1”，通過“560微秒低電平+560微秒低電平”代表“0”。

美的的紅外采用NEC格式的R05d

該協(xié)議的紅外信號編碼格式為：引導(dǎo)碼+客戶碼+客戶反碼+數(shù)據(jù)碼+數(shù)據(jù)反碼+結(jié)束位，

其中引導(dǎo)碼和結(jié)束碼都是固定的，數(shù)據(jù)反碼由數(shù)據(jù)碼按位取反得來，真正變化的只有用戶碼和數(shù)據(jù)碼。

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??審核編輯：湯梓紅