红外编解码协议(上)

红外编解码协议是红外遥控技术的“语言规范”，它定义了控制指令的数字编码规则、帧结构格式、信号调制方式及校验机制，是实现发射端与接收端准确通信的核心。没有统一的编解码协议，不同设备的红外遥控信号会相互干扰，同一品牌的不同产品也无法区分指令目标，因此，编解码协议本质上是红外通信的“身份标识”与“语法规则”，确保“谁在发、发什么、发给谁”的信息被精准传递。从家用电视的开关机指令到空调的温度调节信号，每一次红外遥控的成功交互，都依赖于编解码协议的严格执行，其设计的严谨性直接决定了遥控的可靠性与兼容性。

理解红外编解码协议，需从“编码”与“解码”的双向过程切入。编码是发射端的工作：当用户按下遥控器按键时，微控制器（MCU）会将按键对应的功能指令（如“音量+”“频道-”）按照协议规则转换为一串特定的二进制数字信号，再通过载波调制（通常为38kHz）转化为红外光脉冲序列；解码则是接收端的任务：红外接收头捕获光脉冲后，滤除载波并还原为电信号，接收端MCU再按照相同的协议规则解析这串数字信号，提取出设备地址（确保指令针对自身）和功能指令（明确执行动作）。这一过程的关键在于“规则共识”——发射端与接收端必须采用相同的协议，否则接收端会将信号视为无效干扰，这也是不同品牌遥控器通常不能通用的核心原因。

主流的红外编解码协议各有设计侧重，适配不同场景的需求，其中NEC协议因结构简洁、可靠性高，成为应用最广泛的协议之一。NEC协议的帧结构清晰且包含多重校验机制，完整帧由引导码、地址码、地址反码、数据码、数据反码五部分组成：引导码是一段“9ms高电平+4.5ms低电平”的脉冲序列，作用是唤醒接收端并同步时序——接收端检测到符合长度的引导码后，才会启动后续信号的接收，避免误触发；地址码为8位二进制数，用于区分不同设备（如同一品牌的电视与空调），确保指令不会跨设备执行；地址反码是地址码的逻辑非（0变1，1变0），接收端会通过对比地址码与地址反码是否互补，判断地址传输是否出错；数据码同样为8位，代表具体的控制指令（如“26℃”“静音”）；数据反码是数据码的逻辑非，用于校验数据传输的准确性。当按键被长按（如持续调节音量）时，NEC协议会发送重复码，结构为“9ms高电平+2.25ms低电平+560μs高电平”，以简化持续指令的传输，避免重复发送完整帧造成的资源浪费。NEC协议的位定义采用脉冲宽度调制（PWM）：逻辑“0”表示为“560μs高电平+560μs低电平”，总时长1.12ms；逻辑“1”表示为“560μs高电平+1.68ms低电平”，总时长2.24ms，接收端通过测量低电平的持续时间来区分0和1，这种设计简单且抗干扰能力强，广泛用于电视、空调、机顶盒等家用设备。

与NEC协议不同，RC5协议由飞利浦公司推出，采用曼彻斯特编码方式，更注重抗干扰性与指令扩展性。RC5协议没有单独的引导码，而是通过位周期内的电平跳变来同步时序并表示逻辑值：每个位周期固定为1.778ms（对应载波频率36kHz），逻辑“0”定义为“位周期前半段低电平、后半段高电平”（中间跳变）；逻辑“1”定义为“位周期前半段高电平、后半段低电平”（中间跳变）。这种编码方式的优势在于“自同步”——接收端无需依赖固定长度的引导码，通过检测每个位周期内的跳变即可实现时序同步，即使信号存在轻微的频率偏移，也能准确解码。RC5协议的帧结构包括起始位、控制位、地址码和数据码：起始位为2个逻辑“1”，用于标记帧的开始；控制位中的“toggle位”是RC5协议的特色设计——每次按键按下，toggle位会翻转（0变1或1变0），接收端通过检测toggle位的变化来区分“单次按键”和“长按重复”，避免因信号重复传输导致的误操作；地址码和数据码均为7位，支持128个设备地址和128种功能指令，适配早期欧洲市场的家电设备（如老式电视机、录像机）。