NEC 协议红外遥控器

家电遥控器通信距离往往要求不高，而红外的成本比其它无线设备要低的多，所以家电遥控器应用中红外始终占据着一席之地。遥控器的基带通信协议很多，大概有几十种，常用的就有 ITT 协议、NEC 协议、Sharp 协议、Philips RC-5 协议、Sony SIRC 协议等。用的最多的就是 NEC 协议了，因此我们 KST-51 开发板配套的遥控器直接采用 NEC 协议，我们这节课也以 NEC 协议标准来讲解一下。

NEC 协议的数据格式包括了引导码、用户码、用户码（或者用户码反码）、按键键码和键码反码，最后一个停止位。停止位主要起隔离作用，一般不进行判断，编程时我们也不予理会。其中数据编码总共是4个字节32位，如图16-7所示。第一个字节是用户码，第二个字节可能也是用户码，或者是用户码的反码，具体由生产商决定，第三个字节就是当前按键的键数据码，而第四个字节是键数据码的反码，可用于对数据的纠错。

图16-7 NEC 协议数据格式

这个 NEC 协议，表示数据的方式不像我们之前学过的比如 UART 那样直观，而是每一位数据本身也需要进行编码，编码后再进行载波调制。

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。

比特值“1”：560 us 的载波 +1.68 ms 的空闲。

结合图16-7我们就能看明白了，最前面黑乎乎的一段，是引导码的 9 ms 载波，紧接着是引导码的 4.5 ms 的空闲，而后边的数据码，是众多载波和空闲交叉，它们的长短就由其要传递的具体数据来决定。HS0038B 这个红外一体化接收头，当收到有载波的信号的时候，会输出一个低电平，空闲的时候会输出高电平，我们用逻辑分析仪抓出来一个红外按键通过HS0038B 解码后的图形来了解一下，如图16-8所示。

图16-8 红外遥控器按键编码

从图上可以看出，先是 9 ms 载波加 4.5 ms 空闲的起始码，数据码是低位在前，高位在后，数据码第一个字节是8组 560 us 的载波加 560 us 的空闲，也就是 0x00，第二个字节是8组 560 us的载波加 1.68 ms 的空闲，可以看出来是 0xFF，这两个字节就是用户码和用户码的反码。按键的键码二进制是 0x0C，反码就是 0xF3，最后跟了一个 560 us 载波停止位。对于我们的遥控器来说，不同的按键，就是键码和键码反码的区分，用户码是一样的。这样我们就可以通过单片机的程序，把当前的按键的键码给解析出来。

我们前边学习中断的时候，学到51单片机有外部中断0和外部中断1这两个外部中断。我们的红外接收引脚接到了 P3.3 引脚上，这个引脚的第二功能就是外部中断1。在寄存器TCON 中的 bit3 和 bit2 这两位，是和外部中断1相关的两位。其中 IE1 是外部中断标志位，当外部中断发生后，这一位被自动置1，和定时器中断标志位 TF 相似，进入中断后会自动清零，也可以软件清零。bit2 是设置外部中断类型的，如果 bit2 为0，那么只要 P3.3 为低电平就可以触发中断，如果 bit2 为1，那么 P3.3 从高电平到低电平的下降沿发生才可以触发中断。此外，外部中断1使能位是 EX1。那下面我们就把程序写出来，使用数码管把遥控器的用户码和键码显示出来。

Infrared.c 文件主要是用来检测红外通信的，当发生外部中断后，进入外部中断，通过定时器1定时，首先对引导码判断，而后对数据码的每个位逐位获取高低电平的时间，从而得知每一位是0还是1，最终把数据码解出来。虽然最终实现的功能很简单，但因为编码本身的复杂性，使得红外接收的中断程序在逻辑上显得就比较复杂，那么我们首先提供出中断函数的程序流程图，大家可以对照流程图来理解程序代码，如图16-9所示。

图16-9 红外接收程序流程图

/***************************Infrared.c文件程序源代码*****************************/#includesbitIR_INPUT=P3^3;//红外接收引脚bitirflag=0;//红外接收标志，收到一帧正确数据后置1unsignedcharircode[4];//红外代码接收缓冲区/*初始化红外接收功能*/voidInitInfrared(){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1TR1=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*/unsignedintGetHighTime(){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*/unsignedintGetLowTime(){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*/voidEXINT1_ISR()interrupt2{unsignedchari,j;unsignedcharbyt;unsignedinttime;//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0if((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}elseif((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}