红外遥控解码
1.导言
1838一体化红外接收头是我们最常用的红外接收元器件。它被广泛的应用于电视机、空调、电冰箱以及电视机顶盒等需要红外遥控的电器上。当然，所有带红外遥控功能的单片机开发板上，也有它的身影。瑞生的LPC1114开发板上也没有放过它。
2.红外接收头与单片机的硬件连接
上图中，CON3代表红外接收管，1 2 3引脚定义分别为OUT、GND和VCC。其中，VCC可以接5V，也可以接3.3V，主要看与其连接的单片机工作电压是多少。电路中，R12用于给连接OUT引脚的单片机引脚上拉电阻，C16用于电源滤波，提高红外遥控稳定性。电路连接很简单吧。一看就知道，它与单片机之间采用单总线通信方式。
3.接收红外信号的流程
当你拿着一个红外遥控器对准红外接收头按时，红外接收头的OUT引脚将会如何变化？这个是由遥控器决定的，因为它只是起到一个解码的作用。在当下，我国，基本上是用的遥控器都是遵循NEC的编码方式。所以，我们就需要知道NEC红外遥控的编码方式了。
NEC红外遥控编码方式：它的指令格式依次为，码头+定制码高位+定制码低位+数据码+数据反码。码头用于通知红外遥控信号的来临，由9毫秒的低电平加4.5毫秒的高电平组成；定制码高位、定制码低位、数据码、数据反码都是1个字节。定制码高位与定时码低位组成一个16位的定制码，一般用来识别红外遥控器，就是说，假如你的空调的遥控器定制码是88，你家的电视遥控定制码是55，你用电视的遥控对空调就不起作用，如果你家的电视遥控和空调遥控的定制码相同，那你拿上电视的遥控对着空调按一番，说不定就出什么乱子了。数据码用于识别用户的功能，如加减声音、换台等按键发出的数据码都是不一样的。数据反码与数据码是反码的关系，用于校验数据码接收正确与否。
口述一下红外遥控按下以后，接收头OUT引脚的变化：首先是9ms的低电平，然后是4.5ms的高电平，然后将会出现定制码高位，定制码低位，数据码，数据反码，这4个码的逻辑1是560us低电平+1680us高电平，逻辑0是560us低电平+560us高电平。
上图是遥控器发出的脉冲信号，仔细的童鞋会看出，它的电平和我刚才口述的接收头接收到的信号电平刚好是相反的。
此外，用户如果一直按着一个键不放，将会发送重发码。重发码是跟在按键码后面的，它由9ms低电平+2.5ms高电平+560us低电平+97ms高电平组成，由重发码的规律，我们可以看出，当单片机观察到9ms低电平时，后面如果是4.5ms高电平，就是第一次按的按键码，如果9ms后面跟的是2.5ms高电平，就是重发码。
4.单片机如何检测这些脉冲并计算大小？
用下面两个功能：
- 定时器
- 中断
基本思路：把红外接收头的OUT引脚与单片机中断引脚相连接，用定时器记下每次电平跳变之间的时间，通过判断时间，来获取这些码值。从而知道遥控器按了哪个键。
通过上面的思路，首先，最好用双边沿中断，双边沿中断，就是上升沿和下降沿都会发生中断，然后，我们想到了单片机的捕获功能（CAP）,我们现在常用的STC51、LPC1114、STM32单片机都带有CAP捕获功能，而且都可以设置为双边沿中断。下面我们就以LPC1114为例，来写个程序。
4.1单片机CAP捕获初始化配置程序
我们以LPC1114为例，有4个CAP引脚，我们用其中的一个P1.8引脚，如下图：
void IR_Init(void)
{
LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<16); // 打开引脚功能模块IOCON时钟
LPC_IOCON->PIO1_8 &= ~0x07;
LPC_IOCON->PIO1_8 |= 0x01; /* CT16B1 CAP0 */ 配置P1.8引脚为CT16B1_CAP引脚
LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL &= ~(1<<16); // 关闭IOCON模块时钟，配置完引脚功能了，关闭时钟节省耗电
LPC_SYSCON->SYSAHBCLKCTRL |= (1<<8); //打开CT16B1定时器时钟
LPC_TMR16B1->TCR = 0x02; //复位定时器
LPC_TMR16B1->PR = 49; //配置预分频器，使得1us TC+1
LPC_TMR16B1->IR = 0x10; //中断复位
LPC_TMR16B1->CCR = 0x07; // 配置CAP引脚双边沿中断
LPC_TMR16B1->TCR = 0x01; // 打开定时器，开始计时
NVIC_EnableIRQ(TIMER_16_1_IRQn); // 开启NVCI中断入口
}
上面的函数，用来配置CAP引脚。因为LPC1114的PIN9默认是GPIO功能，即P1.8，所以我们把引脚切换为CAP引脚功能。
4.2需要定义的变量
uint8_t pulse_start=0; // 脉冲开始标志 uint8_t pulse_bnum=0; // 脉冲计数器 uint8_t pulse_ok=0; // 第一次按键码标志 uint8_t key_repeat=0; // 按键的次数 uint16_t tc_buf=0; // 脉冲宽度存储 uint16_t ir_buf[64]; // 64个16位变量，用来存储9ms+4.5ms之后的4个码的电平值 uint8_t user_code_hi; // 定制码高位 uint8_t user_code_lo; // 定制码低位 uint16_t user_code; // 定制码 uint8_t key_code; // 数据码 uint8_t key_code_lo; // 数据码反码 uint8_t ir_sign; //接收到按键标志
当单片机发现9ms低电平之后，pulse_start置1。当发现9ms后面跟着4.5ms高电平之后，pulse_ok置1，当发现9ms后面跟着2.5ms高电平之后，key_repeat置1。之后出现的4个码值，一共4个字节，每个字节8个位，每个位是由一个低电平和高电平组成，这个电平的值有560us和1680us，所以需要16位的值存储，4个字节共32个位，每个位由一低一高电平，所以需要定义一个能放64个16位数据的数组。成功接收一个按键值后，ir_sign置1。
4.3中断函数
void TIMER16_1_IRQHandler(void)
{
if((LPC_TMR16B1->IR&0x10)==0x10) // 判断是否是CAP中断
{
tc_buf=LPC_TMR16B1->TC; // 把TC值给了tc_buf
LPC_TMR16B1->TC = 0; j// 把TC值清0，从0开始再计数
if((tc_buf>8500)&&(tc_buf<9500)) // 发现9ms
{
pulse_start=1;
LPC_TMR16B1->IR = 0X10; // 清CAP0中断位
return;
}
if(pulse_start==1) // 如果发现9ms以后
{
if((tc_buf>4000)&&(tc_buf<5000)) // 发现4.5ms
{
pulse_ok=1; // 标志按下了按键
LPC_TMR16B1->IR = 0X10; // 清CAP0中断位
pulse_start=0; // 清此位，为下次按键做准备
key_repeat=1; // 标志第一次按键
return;
}
else if((tc_buf>2000)&&(tc_buf<3000)) // 发现2.5ms
{
key_repeat++; // 增加按键次数
LPC_TMR16B1->IR = 0X10; // 清CAP0中断位
pulse_start=0; // 清0
ir_sign=1; // 标志按键值依然有效
return;
}
}
if(pulse_ok==1) // 如果发现了9ms和4.5ms
{
ir_buf[pulse_bnum]=tc_buf; //开始存放64个电平值
pulse_bnum++;
if(pulse_bnum==64)
{
pulse_ok=0;
pulse_bnum=0;
ir_sign=1; // 接收完64个电平值之后，此变量置1,表示接收到一个按键值了
}
}
}
LPC_TMR16B1->IR = 0X10; // 清CAP0中断位
}
当红外接收头的OUT引脚有脉冲信号，发生一次边沿跳变，就会进一次中断，进入中断以后，记录下TC的值，然后再把TC清0，从0开始记。前面在CAP引脚配置函数中得知，TC每1us加1。当发现9ms+4.5ms之后，再把后面的4个码值存放到数据里面。当发现9ms+2.5ms时，就把按键次数+1。这就是这个中断函数完成的工作。
4.4解码函数
在前面的中断函数里面，我们获取了4个码值的电平，现在我们用一个函数，把这4个字节计算出来。函数如下：
uint8_t ir_process(void)
{
uint8_t i;
uint16_t buf;
for(i=0;i<16;i++) // 计算定制码高位
{
user_code_hi<<=1;
buf=ir_buf[i]+ir_buf[++i]; // 把高低电平加起来
if((buf>2100)&&(buf<2450)) // 是否是2.25ms,即是否是逻辑1
{
user_code_hi+=1;
}
}
for(i=16;i<32;i++) // 计算定制码低位
{
user_code_lo<<=1;
buf=ir_buf[i]+ir_buf[++i]; // 把高低电平加起来
if((buf>2100)&&(buf<2450)) // 是否是2.25ms，即是否是逻辑1
{
user_code_lo+=1;
}
}
for(i=32;i<48;i++) // 计算数据码
{
key_code<<=1;
buf=ir_buf[i]+ir_buf[++i];
if((buf>2100)&&(buf<2450))
{
key_code+=1;
}
}
for(i=48;i<64;i++) // 计算数据码反码
{
key_code_lo<<=1;
buf=ir_buf[i]+ir_buf[++i];
if((buf>2100)&&(buf<2450))
{
key_code_lo+=1;
}
}
if(key_code==(uint8_t)~key_code_lo) // 判断接收数据是否正确
{
user_code = (user_code_hi<<8)+user_code_lo;
return 1;
}
else return 0;
}
解码函数，带有返回值。如果返回1代表接收正确，如果返回0代表接收错误。有没有接收正确，是通过判断数据码和数据补码是否成互补的关系得出的。
前面所述，逻辑1是560us低电平+1680us高电平，共2.25ms；逻辑0是560us低电平+560us高电平，共1.125ms。所以我们把前后两个电平加起来判断，如果是2.25ms，就是逻辑1，如果是1.125ms，就是逻辑0。在程序中，省略了判断如果是低电平的程序，如果加上判断低电平的程序，是下面的这个样子：
......
for(i=0;i<16;i++) // 计算定制码高位
{
user_code_hi<<=1;
buf=ir_buf[i]+ir_buf[++i]; // 把高低电平加起来
if((buf>2100)&&(buf<2450)) // 是否是2.25ms,即是否是逻辑1
{
user_code_hi+=1;
}
else((buf>1100)&&(buf<1300)) // 是否是1.125ms，即是否是逻辑0
{
user_code_hi+=0;
}
}
.....
不过，你仔细研究后发现，加上判断低电平的语句，和不加判断低电平的语句，结果是一样的，因为低电平加的是0。
4.5主函数中调用
主函数中，首先需要调用IR_Init()初始化配置函数，然后在while里面可以检测是否有按键按下。
int main()
{
IR_Init();
while(1)
{
if((ir_sign==1)&&(ir_process()==1)) // 判断是否有按键按下
{
......
ir_sign=0;
}
}
初次拿到一个遥控器，可以先把遥控器的定制码和各个按键的数据码用串口输出，然后就可以写程序判断他们用在实际产品中了。
5.总结
STC51、LPC1114、STM32都有CAP功能，即使没有捕获功能，也可以用双边沿中断+定时器的方式实现。上面以LPC1114为例讲解了一下。其它单片机都是触类旁通的。
我是瑞生，毫无保留的给大家透露电子设计经验，不定时分享实用的落地的电子设计技巧,希望能够帮助到大家。