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- NEC 红外遥控器协议
NEC 红外遥控器协议
家电遥控器的通信距离往往不高，红外线的成本远低于其他无线设备，因此红外线在家电遥控器的应用中一直占有一席之地。遥控器的基带通信协议很多，大概有几十种，常用 ITT 协议、NEC 协议、Sharp 协议、Philips RC-5 协议、Sony SIRC 协议等。最常用的是 NEC 因此，我们达成了协议 KST-51 配套开发板的遥控器直接使用 NEC 协议，我们这节课也以 NEC 解释协议标准。
NEC 协议的数据格式包括引导码、用户码、用户码(或用户码反码)、按键码和键码反码，最后一个停止位。停车位主要起隔离作用，一般不判断，编程时也不理会。总共有4个字节32位数据编码，如下图所示。第一个字节是用户代码，第二个字节也可能是用户代码，或用户代码的反向代码，具体由制造商决定，第三个字节是当前按钮的关键数据代码，第四个字节是关键数据代码的反向代码，可用于纠正数据错误。
这个 NEC 协议表味着数据的方式不像我们以前学到的那样 UART 如此直观，但每个数据本身也需要编码，然后编码载波调制。
- 引导码：9 ms 的载波 4.5 ms 的空闲。
- 比特值“0”：560 us 的载波 560 us 的空闲。
- 560 us 的载波 1.68 ms 的空闲。
结合上图，我们可以看到前面的黑色段落是指导码 9 ms 载波，然后是引导码 4.5 ms 后面的数据码是许多载波和空闲交叉，它们的长度取决于它们想要传递的具体数据。HS0038B 红外到载波信号时，红外集成接收器将输出低电平，并在业余时间输出高电平。我们用逻辑分析仪抓住红外按钮HS0038B 解码后的图形，如下图所示。
从图中可以看出，首先是 9 ms 载波加 4.5 ms 至少闲开始，数据码在前面，在后面，数据码的第一个字节是8组 560 us 的载波加 560 us 空闲，也就是 0x第二个字节是8组 560 us的载波加 1.68 ms 可以看出，闲暇是 0xFF，这两个字节是用户码和用户码的反码。键码二进制是按键 0x0C，反码就是 0xF最后跟着一个 560 us 载波停止。键码二进制是按键 0x0C，反码就是 0xF最后跟着一个 560 us 载波停止位。对于我们的遥控器来说，不同的按钮是键码和键码反码的区别，用户码是一样的。这样，我们就可以通过单片机程序分析当前按键的键码。
当我们在前面学习中断时，我们学到了两个外部中断：51单片机外部中断0和外部中断1。我们的红外接收引脚收到了 P3.3 在引脚上，引脚的第二个功能是外部中断1。在寄存器TCON 中的 bit3 和 bit2 这两个，与外部中断1有关。其中 IE1 是外部中断标志位，当外部中断发生时，该标志位自动设置1和定时器中断 TF 类似地，中断后会自动清零，软件也可以清零。bit2 如果设置外部中断类型，则设置外部中断类型 bit2 只要0 P3.3 如果是低电平，可以触发中断 bit2 为1，那么 P3.3 只有从高电平到低电平的下降边缘才能触发中断。另外，外部中断1的使能位是 EX1。然后我们写下程序，用数字管显示遥控器的用户码和键码。
Infrared.c 文件主要用于检测红外通信。当外部中断发生时，进入外部中断。通过定时器1定时，首先判断引导码，然后逐个获得数据码的每个位置的高低电平时间，以了解每个位置是0还是1，最后解决数据码。虽然最终功能非常简单，但由于编码本身的复杂性，红外接收的中断程序在逻辑上更加复杂，所以我们首先提供中断函数的程序流程图，您可以比较流程图来理解程序代码
/***************************Infrared.c 文件程序源代码*****************************/ #include <reg52.h> sbit IR_INPUT = P3^3; //红外接收引脚 bit irflag = 0; ///红外接收标志，收到正确数据后置 1 unsigned char ircode[4]; ///红外代码接收缓冲区 /* 红外接收功能的初始化 */ void InitInfrared(){
IR_INPUT = 1; ///确保红外接收引脚被释放 TMOD &= 0x0F; //清零 T1 的控制位 TMOD |= 0x10; //配置 T1 为模式 1 TR1 = 0; //停止 T1 计数 ET1 = 0; //禁止 T1 中断 IT1
=
1
;
//设置 INT1 为负边沿触发 EX1
=
1
;
//使能 INT1 中断
}
/* 获取当前高电平的持续时间 */
unsigned
int
GetHighTime
(
)
{
TH1
=
0
;
//清零 T1 计数初值 TL1
=
0
; TR1
=
1
;
//启动 T1 计数
while
(IR_INPUT
)
{
//红外输入引脚为 1 时循环检测等待，变为 0 时则结束本循环
//当 T1 计数值大于 0x4000，即高电平持续时间超过约 18ms 时，
//强制退出循环，是为了避免信号异常时，程序假死在这里。
if
(TH1
>=
0x40
)
{
break
;
}
} TR1
=
0
;
//停止 T1 计数
return
(TH1
*
256
+ TL1
)
;
//T1 计数值合成为 16bit 整型数，并返回该数
}
/* 获取当前低电平的持续时间 */
unsigned
int
GetLowTime
(
)
{
TH1
=
0
;
//清零 T1 计数初值 TL1
=
0
; TR1
=
1
;
//启动 T1 计数
while
(
!IR_INPUT
)
{
//红外输入引脚为 0 时循环检测等待，变为 1 时则结束本循环
//当 T1 计数值大于 0x4000，即低电平持续时间超过约 18ms 时，
//强制退出循环，是为了避免信号异常时，程序假死在这里。
if
(TH1
>=
0x40
)
{
break
;
}
} TR1
=
0
;
//停止 T1 计数
return
(TH1
*
256
+ TL1
)
;
//T1 计数值合成为 16bit 整型数，并返回该数
}
/* INT1 中断服务函数，执行红外接收及解码 */
void
EXINT1_ISR
(
) interrupt
2
{
unsigned
char i
, j
;
unsigned
char byt
;
unsigned
int time
;
//接收并判定引导码的 9ms 低电平 time
=
GetLowTime
(
)
;
//时间判定范围为 8.5～9.5ms，
//超过此范围则说明为误码，直接退出
if
(
(time
<
7833
)
||
(time
>
8755
)
)
{
IE1
=
0
;
//退出前清零 INT1 中断标志
return
;
}
//接收并判定引导码的 4.5ms 高电平 time
=
GetHighTime
(
)
;
//时间判定范围为 4.0～5.0ms，
//超过此范围则说明为误码，直接退出
if
(
(time
<
3686
)
||
(time
>
4608
)
)
{
IE1
=
0
;
return
;
}
//接收并判定后续的 4 字节数据
for
(i
=
0
; i
<
4
; i
++
)
{
//循环接收 4 个字节
for
(j
=
0
; j
<
8
; j
++
)
{
//循环接收判定每字节的 8 个 bit
//接收判定每 bit 的 560us 低电平 time
=
GetLowTime
(
)
;
//时间判定范围为 340～780us，
//超过此范围则说明为误码，直接退出
if
(
(time
<
313
)
||
(time
>
718
)
)
{
IE1
=
0
;
return
;
}
//接收每 bit 高电平时间，判定该 bit 的值 time
=
GetHighTime
(
)
;
//时间判定范围为 340～780us，
//在此范围内说明该 bit 值为 0
if
(
(time
>
313
)
&&
(time
<
718
)
)
{
byt
>>=
1
;
//因低位在先，所以数据右移，高位为 0
//时间判定范围为 1460～1900us，
//在此范围内说明该 bit 值为 1
}
else
if
(
(time
>
1345
)
&&
(time
<
1751
)
)
{
byt
>>=
1
;
//因低位在先，所以数据右移， byt
|=
0x80
;
//高位置 1
}
else
{
//不在上述范围内则说明为误码，直接退出 IE1
=
0
;
return
;
}
} ircode
[i
]
= byt
;
//接收完一个字节后保存到缓冲区
} irflag
=
1
;
//接收完毕后设置标志 IE1
=
0
;
//退出前清零 INT1 中断标志
}
大家在阅读这个程序时，会发现学长在获取高低电平时间的时候做了超时判断 if(TH1 >= 0x40)，这个超时判断主要是为了应对输入信号异常（比如意外的干扰等）情况的，如果不做超时判断，当输入信号异常时，程序就有可能会一直等待一个无法到来的跳变沿，而造成程序假死。
另外补充一点，遥控器的单按按键和持续按住按键发出来的信号是不同的。我们先来对比一下两种按键方式的实测信号波形
红外单次按键时序图
红外持续按键时序图
单次按键的结果16-9和我们之前的图16-8是一样的，这个不需要再解释。而持续按键，首先会发出一个和单次按键一样的波形出来，经过大概 40 ms 后，会产生一个 9 ms 载波加 2.25 ms 空闲，再跟一个停止位的波形，这个叫做重复码，而后只要你还在按住按键，那么每隔约 108 ms 就会产生一个重复码。对于这个重复码我们的程序并没有对它单独解析，而是直接忽略掉了，这并不影响对正常按键数据的接收。如果你日后做程序时需要用到这个重复码，那么只需要再把对重复码的解析添加进来就可以了。