infrared-红外控制协议

应该说现在每一块开发板都带有红外模块，并且大都配置了相应的程序。但其实自己动手写解码程序，更能锻炼自己所学，且不谈程序写的如何，这个过程中肯定是受益良多的。现在我就把我花一下午写出的解码程序与大家分享，期待高手的光临指正。

首先，必须要了解一些基本原理。其实按下遥控器的某一个键，遥控器会发出一连串经过调制后的信号，这个信号经过红外一体化模块接收后，输出解调后的数字脉冲，每个按键对应不同的脉冲，故识别出不同的脉冲就能识别出不同的按键。

上图就是很常见的车载MP3遥控器，比较小巧，很好用。下面是红外发射和接受原理：

到此读者可能会有疑惑，那么不同的调制解调方法那么出来的脉冲规则是不一样的？是的，的确如此。

遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理（一般家庭用的DVD、VCD、音响都使用这种编码方式）。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图所示。

如图可见，0与1前端的低电平持续都是0.56ms，那么就是后面的高电平持续时间不同，0为0.56ms，1为1.685ms，找到不同之处，编程时就有识别的依据了！

上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图所示。

UPD6121G产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。UPD6121G最多额128种不同组合的编码。

请看下图，来自网络：

当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲,这108ms发射代码由一个引导码（9ms）,一个结果码（4.5ms）,低8位地址码（9ms~18ms）,高8位地址码（9ms~18ms）,8位数据码（9ms~18ms）和这8位数据的反码（9ms~18ms）组成。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.25ms）组成。（实际上人手的动作是很慢的，即使你快速的按下按键，可能对于芯片来说还是超过108ms，所以如何处理连发码是很关键的）

遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在45～63ms之间，图为发射波形图。

下面是我写的代码，按键编码通过串口发送到电脑端：

由于时间关系，代码注释不多。

其中START_Judge()函数是判断9ms低电平，既是判断有无遥控信号。

BOOT_REPEATING_CODE_Judge()是判断是引导码还是连发码，引导码则进入接受数据环节，连发码表明数据已经接受结束。

H_L_LEVEL_Judge()是接受数据时判断高低电平。

/*------------------------------------------------------------*-
  红外收发.C
  ------------------------------------------------------------
  遥控器测试
-*------------------------------------------------------------*/

#include <reg52.h>

// --- 红外接收一体化输出口 ----------------------------------
sbit IR_Out = P3^2;

bit START_Flag = 0;
bit BOOT_REPEATING_CODE_Flag = 0;
unsigned char DATA[4] = {0};
bdata unsigned char TEMP_BIT;

sbit B0 = TEMP_BIT^0;
sbit B1 = TEMP_BIT^1;
sbit B2 = TEMP_BIT^2;
sbit B3 = TEMP_BIT^3;
sbit B4 = TEMP_BIT^4;
sbit B5 = TEMP_BIT^5;
sbit B6 = TEMP_BIT^6;
sbit B7 = TEMP_BIT^7;

// --- 有无遥控信号判断函数 ----------------------------------
bit START_Judge();

// --- 连发码判断函数 ----------------------------------------
bit BOOT_REPEATING_CODE_Judge();

// --- "0"和"1"识别 ------------------------------------------
bit H_L_LEVEL_Judge();

// --- 串口初始化 --------------------------------------------
void UART_Initial();

void DELAY_Us(unsigned int Us)
{
    unsigned int x;
    for(x = 0; x <= (Us/200-1); x++);
}
void DELAY_Ms(unsigned int Ms)
{
    unsigned int x,y;
    for(x = 0; x <= (Ms-1); x++)
    {
        for(y = 0; y <= 120; y++);
    }
}

void main()
{
    unsigned char i;
    UART_Initial();
    IR_Out = 1;
    while(1)
    {
        START_Flag = START_Judge();
        BOOT_REPEATING_CODE_Flag = BOOT_REPEATING_CODE_Judge();
        if ( START_Flag && !BOOT_REPEATING_CODE_Flag )
        {
            for(i =0;i <4; i++)
            {
                B0 = H_L_LEVEL_Judge();
                B1 = H_L_LEVEL_Judge();
                B2 = H_L_LEVEL_Judge();
                B3 = H_L_LEVEL_Judge();
                B4 = H_L_LEVEL_Judge();
                B5 = H_L_LEVEL_Judge();
                B6 = H_L_LEVEL_Judge();
                B7 = H_L_LEVEL_Judge();
                DATA[i] = TEMP_BIT;
            }
            for(i =0;i <4; i++)
            {
                SBUF = DATA[i];
                while( TI == 0 );
                TI = 0;
            }
        }
    }
}

void UART_Initial()
{
    SCON = 0x50; // SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收

    TMOD |= 0x20; // TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload

    TH1 = 0xFD; // TH1: reload value for 9600 baud @
                            // 11.0592MHz
    TR1 = 1; // TR1: timer 1 run

    EA = 0; // 关闭总中断
    ES = 0; // 关闭串口中断
}


bit START_Judge()
{
    bit TEMP_Flag = 1;
    unsigned char i = 0;

    //在正常无遥控信号时，一体化红外接收头输出是高电平，程序一直在循环。
    while ( IR_Out == 1);

    //重复10次，目的是检测在6876~8352微秒内如果出现高电平就退出解码程序
    for(i =0;i <9; i++)
    {
        DELAY_Us(800); // 测试实际延时约为764~928us
        if ( IR_Out == 1 )
        {
            TEMP_Flag = 0;
            break;
        }
    }

    return TEMP_Flag;
}

bit BOOT_REPEATING_CODE_Judge()
{
    bit TEMP_Flag = 1;
    while( IR_Out == 0 ) ; // 等待高电平避开9毫秒低电平引导脉冲

    DELAY_Ms(1); // 测试实际延时约为1.007ms
    DELAY_Ms(1); // 测试实际延时约为1.007ms
    DELAY_Us(200); // 0.086ms
    DELAY_Us(200); // 0.086ms
    DELAY_Us(200); // 0.086ms
                            // 共计2.272ms

    if( IR_Out == 0 )
    {
        TEMP_Flag = 1; // 是连发码
    }
    else
    {
        TEMP_Flag = 0; // 不是连发码，而是引导码
    }
    return TEMP_Flag;
}
bit H_L_LEVEL_Judge()
{
    while( IR_Out == 0 ); // 等待地址码第一位的高电平信号
    DELAY_Us(800); // 测试实际延时约为764~928us
    if ( IR_Out == 1)
    {
        DELAY_Ms(1); // 测试实际延时约为1.007ms
        return 1;
    }
    else
    {
        return 0;
    }
}

下面介绍的这种解码方法，利用外部中断触发程序，定时器定时（但没有设置定时中断程序，即判断TF的值确定定时结束），在代码过程中，开头的一个7.93ms延时，足以滤掉不合法的红外信号。应该说效率质量更高的。

/*------------------------------------------------------------*-
  IR_Decoder.C (v1.00)
  ------------------------------------------------------------
  名称：遥控器红外解码，PO口接LED，显示功能码以供查看
  编写：mhjerry
  日期：20011.7
  内容：按遥控器上的按键，会在PO口LED上显示
-*------------------------------------------------------------*/
#include "reg52.h"

// 此口为红外信号输入MCU口
sbit IR_Out = P3^2;

// 主程序运行标志位,运行主程序时LED灭，运行中断程序时LED亮
sbit IR_Flag = P3^1;

// LED显示口
#define LED_Port P1

// 用于存放按键码值，初始化为0000 0000这样接受数据时可以只考虑1了
unsigned char dat[4] = {0,0,0,0};


/*............................................................*/
void main()
{
    IR_Out = 1; // 此口为MCU输入口，故需要置1
    IR_Flag = 1; // 灭LED灯
    TMOD = 0x01; // 定时器0，方式1
    IT0 = 1; // 外部中断0，下降沿触发
    EX0 = 1; // 准许外部中断
    EA = 1; // CPU准许中断

    while(1)
    {
        IR_Flag = 1;// 执行主程序时,LED灯灭
    }
}
/*------------------------------------------------------------*-
  函数名称：Int0()
  函数输入：无(容许中断时，外部触发)
  函数输出：无
  函数说明：外部中断0中断处理
-*------------------------------------------------------------*/
void Int0() interrupt 0
{
    unsigned char i,j;
    EX0 = 0; // 关闭外部中断0
    IR_Flag = 0; // 执行中断程序时,LED灯亮
    i = 10; // 0.793ms延时，运行10次
    while( --i )
    {
        // 定时0.793ms,延时0.793ms*10=7.93ms
        TH0 = 0xfc;
        TL0 = 0xe7;
        TR0 = 1;
        while( !TF0 );
        TF0 = 0;
        TR0 = 0;

        // 这7.93ms期间只要IR_Out变高电平,就非合法的红外信号，跳出
        if( IR_Out )
        {
            EX0 = 1; // 准许中断
            return ;
        }
    }

    // 程序进行到这里，表明是合法的红外信号(利用9ms判断)
    while( !IR_Out ); // 等待9ms低电平过去

    // 程序进行到这里，表明经过9ms低电平
    TH0 = 0xf6;
    TL0 = 0xff;
    TR0 = 1;
    while( !TF0 );
    TF0 = 0;
    TR0 = 0; // 延时2.305ms

    // IR_Out 为低表明是连发码，不予理睬，跳出
    if( !IR_Out )
    {
        EX0=1;
        return;
    }

    // 程序进行到这里，表明是引导码，等待4.5ms高电平的过去
    while( IR_Out );

    // 开始接收用户码
    for(i=0; i<4; i++)
    {
        for(j=0; j<8; j++)
        {
            while( !IR_Out ); // 等待低电平过去
            dat[i] >>= 1; // 把上次的数据位右移一位

            TH0 = 0xfc;
            TL0 = 0xe7;
            TR0 = 1;
            while( !TF0 );
            TR0=0;
            TF0=0; //延时0.793ms

            // 若为数据"1"，则延时后IR_Out为高电平
            if( IR_Out )
            {
                dat[i] |= 0x80; // 所有数据位1放最高位
                while( IR_Out ); // 等待高电平过去
            }
        }
    }
    LED_Port = dat[2];
    EX0=1; // 开中断
    return;
}