单片机定时器实现红外遥控数据接收

  • MindMotion
  • LV4工程师
  • |      2018-09-04 17:03:33
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来源 网络一、原理1、红外发射协议红外通信的协议有很多种。这个实验使用的是NEC协议。这个协议采用PWM的方法进行调制,利用脉冲宽度来表示 0 和 1 。NEC 遥控指令的数据格式为:同步码头、地址码、地址反码、控制码、控制反码。同步码由一个 9ms 的低电平和一个 4.5ms 的高电平组成,地址码、地址反码、控制码、控制反码均是 8 位数据格式。按照低位在前,高位在后的顺序发送。采用反码是为了增加传输的可靠性。因此,每帧的数据为 32 位,包括地址码,地址反码,控制码,控制反码。反码可用于解码时进行校验比对。NEC码的位定义:一个脉冲对应 560us 的连续载波,一个逻辑 1 传输需要 2.25ms(560us 脉冲+1680us 低电平),一个逻辑 0 的传输需要 1.125ms(560us 脉冲+560us 低电平)。而遥控接收头在收到脉冲的时候为低电平,在没有脉冲的时候为高电平,这样,在接收头端收到的信号为:逻辑 1 应该是 560us 低+1680us 高,逻辑 0 应该是 560us 低+560us 高。红外数据的波形如下图:包括一个同步头和 32 帧数据。 下图可看出,同步头为 9ms 低电平加上 4.5ms 高电平,控制码为 8 个 0,控制反码为 8 个 1。 2、定时器计数定时器就是按照一个特定的频率对计数值进行加一或减一操作,当数值溢出时则产生一个标志或中断。这里是用定时器计数产生一个周期性的中断。3、实现方法利用定时器记录两个下降沿之间的时间,通过该时间判断是否是同步头信息、数据 1 或者数据 0。当检测到同步头,开始记录 32 个数据的时间值。 二、实现1、配置 GPIO 口下降沿触发中断示例代码中使用 PA7 管脚,配置为上拉输入模式。选择下降沿触发,是因为红外接收管默认情况下保持高电平,接收到数据时从高电平转变为低电平。中断源选择为 EXTI_Line7 ,在库函数中对该中断源定义的服务函数为 EXTI9_5_IRQHandler(),也就是说外部中断 5 到 9 是 共用一个中断服务函数的。配置代码如下:void IR_Pin_init(){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure; NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line7); GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource7); EXTI_InitStructure.EXTI_Line=EXTI_Line7; EXTI_InitStructure.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt; EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling; EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd=ENABLE; EXTI_Init(&EXTI_InitStructure); NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =EXTI9_5_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority= 1; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd =ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}2、配置定时器计数值定时器使用的是 TIM2 通用定时器,模式为向上计数。在该模式中,计数器从 0 计数到自动加载值 (TIMx_ARR计数器的内容) ,然后重新从 0 开始计数并且产生一个计数器溢出事件。示例函数接收两个参数,分别为预分频器的值和自动加载值。通过调整这两个参数,可以灵活地改变定时器的计数周期。例如在 TIM2 的默认时钟源 PCLK1 为96MHz时,使用语句Tim2_UPCount_Init(SystemCoreClock/1000000-1,100-1); //0.1ms 进行初始化,可以每 0.1ms 产生一次中断。示例代码如下:voidTim2_UPCount_Init(u16 Prescaler,u16 Period){ TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_StructInit; NVIC_InitTypeDef NVIC_StructInit; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE); TIM_StructInit.TIM_Period=Period; TIM_StructInit.TIM_Prescaler=Prescaler; TIM_StructInit.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; TIM_StructInit.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; TIM_StructInit.TIM_RepetitionCounter=0; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_StructInit); TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE); TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update); NVIC_StructInit.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn; NVIC_StructInit.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE; NVIC_StructInit.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0; NVIC_StructInit.NVIC_IRQChannelSubPriority=1; NVIC_Init(&NVIC_StructInit);}3、定时器中断函数统计时间如上所说,定时器每 0.1ms 计数完成,产生中断,在中断函数中对标志位 ucTim2Flag 加 1,意味着时间过去了 0.1ms。 时间标志位原型为 uint16_tucTim2Flag; 。 示例代码如下: voidTIM2_IRQHandler(void){ TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); ucTim2Flag++;}4、GPIO 中断函数中接收 32 位数据在下降沿触发的 IO 口中断函数中,需要实现统计两个下降沿之间的时间,并将其记录在数组中。下降沿第一次触发时,清除当前定时器中的计数值,以便统计时间。之后每一次下降沿触发就记录下当前计数值,然后再对其清零。如果该时间在同步头的时间区间内,对索引进行清零,表示重新开始接收数据。完整接收同步头和 32 个数据之后,表示接收完成。示例代码如下:uint8_tirdata; //用于记录两个下降沿之间的时间bool receiveComplete;//接收完成标志位uint8_t idx; //用于索引接收到的数值bool startflag; //表示开始接收voidEXTI9_5_IRQHandler(void){ uint16_t ir_time; if(startflag) { ir_time = ucTim2Flag; if(ucTim2Flag < 150 &&ucTim2Flag >= 50 ) // 接收到同步头 { idx=0; // 数组下标清零 } irdata = ucTim2Flag; // 获取计数时间 ucTim2Flag = 0; // 清零计数时间,以便下次统计 idx++; // 接收到一个数据,索引加1 if(idx==33) // 如果接收到33个数据,包括32位数和以一个同步头 { idx=0; ucTim2Flag = 0; receiveComplete = TRUE; } } else // 下降沿第一次触发 { idx = 0; ucTim2Flag = 0; startflag = TRUE; }EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line7); // 清除中断标志}5、判断控制码值由于中断函数中接收并记录下的数据是两个下降沿之间的时间,并不是红外所发送的数据。因此需要根据红外协议,对 32 个时间进行判断,从而获得红外真正发送的数据。下面这个函数需要在红外完整接收数据后执行,可通过判断接收完成标志位 receiveComplete 来实现。示例代码如下:uint8_t Ir_Server(){ uint8_t i,j,idx=1; //idx 从1 开始表示对同步头的时间不处理 uint8_t temp; for(i=0; i<4; i++) { for(j=0; j<8; j++) { if(irdata >=8 &&irdata < 15) //表示 0 { temp = 0; } else if(irdata >=18&& irdata<25) //表示 1 { temp = 1; } remote_code <<= 1; remote_code |= temp; idx++; } } return remote_code; // 该数组中记录的是控制码,每个按键不一样 //for(idx=0; idx<4; idx++) //{ // printf("remote_code=%#x\n",idx,remote_code); //}}6、主函数在 main 函数中,对 IO 口和定时器进行初始化。主循环中,通过判断接收完成标志位,对接收完成的按键控制码进行打印。示例代码如下:void main(){ IR_Pin_init(); Tim2_UPCount_Init(SystemCoreClock/1000000-1,100-1); while(1) { if(repeatEnable) { repeatEnable = FALSE; Ir_Server(); printf("key_code=%#x\n",remote_code); } }}三、演示如下图为串口打印出接收的红外按键值信息:
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