CW32模塊使用 紅外接收模塊
一、模塊來源
模塊實物展示：
資料鏈接：https://pan.baidu.com/s/1dEWVMIFDWb7k1NcsRy5hHA
資料提取碼：uucv
1.CR2025環(huán)保紐扣電池，容量160mah
2.發(fā)射距離:8m以上(具體和周圍環(huán)境、接收端的靈敏度等因素有關(guān))
3.有效角度:60度
4.面貼材料:0.125mmPET，有效壽命2萬次。
5.品質(zhì)穩(wěn)定，性價比高
6.靜態(tài)電流3-5uA,動態(tài)電流3-5mA。
以上信息見廠家資料文件
三、移植過程
我們的目標(biāo)是將例程移植至CW32F030C8T6開發(fā)板上【能夠?qū)崿F(xiàn)紅外信號接收的功能】。首先要獲取資料，查看數(shù)據(jù)手冊應(yīng)如何實現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)，再移植至我們的工程。
3.1查看資料
在光譜中波長自760nm至400um的電磁波稱為紅外線，它是一種不可見光。紅外線通信的例子我們每個人應(yīng)該都很熟悉，目前常用的家電設(shè)備幾乎都可以通過紅外遙控的方式進行遙控，比如電視機、空調(diào)、投影儀等，都可以見到紅外遙控的影子。這種技術(shù)應(yīng)用廣泛，相應(yīng)的應(yīng)用器件都十分廉價，因此紅外遙控是我們?nèi)粘ＴO(shè)備控制的理想方式。
紅外線的通訊原理
紅外光是以特定的頻率脈沖形式發(fā)射，接收端收到到信號后，按照約定的協(xié)議進行解碼，完成數(shù)據(jù)傳輸。在消費類電子產(chǎn)品里，脈沖頻率普遍采用 30KHz 到 60KHz 這個頻段，NEC協(xié)議的頻率就是38KHZ。這個以特定的頻率發(fā)射其實就可以理解為點燈，不要被復(fù)雜的詞匯難住了，就是控制燈的閃爍頻率(亮滅)，和剛學(xué)單片機完成閃爍燈一樣的意思，只不過是燈換了一種類型，都是燈。
接收端的原理: 接收端的芯片對這個紅外光比較敏感，可以根據(jù)有沒有光輸出高低電平，如果發(fā)送端的閃爍頻率是有規(guī)律的，接收端收到后輸出的高電平和低電平也是有規(guī)律對應(yīng)的，這樣發(fā)送端和接收端只要約定好，那就可以做數(shù)據(jù)傳輸了。
紅外線傳輸協(xié)議可以說是所有無線傳輸協(xié)議里成本最低，最方便的傳輸協(xié)議了，但是也有缺點，距離不夠長，速度不夠快；當(dāng)然，每個傳輸協(xié)議應(yīng)用的環(huán)境不一樣，定位不一樣，好壞沒法比較，具體要看自己的實際場景選擇合適的通信方式。
NEC協(xié)議介紹
NEC協(xié)議是眾多紅外線協(xié)議中的一種(這里說的協(xié)議就是他們數(shù)據(jù)幀格式定義不一樣，數(shù)據(jù)傳輸原理都是一樣的)，我們購買的外能遙控器、淘寶買的mini遙控器、電視機、投影儀幾乎都是NEC協(xié)議。像格力空調(diào)、美的空調(diào)這些設(shè)備使用的就是其他協(xié)議格式，不是NEC協(xié)議，但是只要學(xué)會一種協(xié)議解析方式，明白了紅外線傳輸原理，其他遙控器協(xié)議都可以解出來。
NEC協(xié)議一次完整的傳輸包含: 引導(dǎo)碼、8位地址碼、8位地址反碼、8位命令碼、8位命令反碼。這里我們主要講解如何接收紅外發(fā)送端發(fā)送的NEC協(xié)議內(nèi)容。
引導(dǎo)碼：由9ms的低電平+4.5ms的高電平組成。
4個字節(jié)的數(shù)據(jù): 地址碼+地址反碼+命令碼+命令反碼。這里的反碼可以用來校驗數(shù)據(jù)是否傳輸正確，有沒有丟包。
重點: NEC協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)位的時候，0和1的區(qū)分是依靠收到的高、低電平的持續(xù)時間來進行區(qū)分的。這是解碼關(guān)鍵。
數(shù)據(jù)發(fā)送0碼：0.56ms低電平+ 0.56ms的高電平。
數(shù)據(jù)發(fā)送1碼：0.56ms低電平+1.68ms的高電平
所以，收到一個數(shù)據(jù)位的完整時間表示方法是這樣的：
收到數(shù)據(jù)位0: 0.56ms低電平+ 0.56ms的高電平
收到數(shù)據(jù)位1: 0.56ms低電平+1.68ms的高電平
還有一個重復(fù)碼，它是由一個 9ms 的低電平和一個 2.5ms 的高電平組成。當(dāng)一個紅外信號連續(xù)發(fā)送時，可以通過發(fā)送重復(fù)碼的方式快速發(fā)送。
3.2引腳選擇
當(dāng)紅外線接收頭感應(yīng)到有紅外光就輸出低電平，沒有感應(yīng)到紅外光就輸出高電平。因此我們配置紅外引腳為外部中斷下降沿觸發(fā)方式，當(dāng)紅外引腳有下降沿時，我們馬上進入中斷處理并接收紅外信號。
模塊接線圖
3.3移植至工程
引腳配置如下：
//紅外引腳初始化
void infrared_goio_config(void)
{
IR_RCC_GPIO_ENABLE(); // 使能GPIO時鐘
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結(jié)構(gòu)體
GPIO_InitStruct.Pins = IR_PIN; // GPIO引腳
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP; // 上拉輸入
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 速度高
GPIO_InitStruct.IT = GPIO_IT_FALLING; // 下降沿觸發(fā)中斷
GPIO_Init(IR_PORT, &GPIO_InitStruct); // 初始化
// 清除PA0中斷標(biāo)志
GPIOA_INTFLAG_CLR(EXTI_BV);
// 使能NVIC
NVIC_EnableIRQ(EXTI_IRQ);
}
紅外信號的數(shù)據(jù)，全部是以時間長度來確定數(shù)據(jù)是0還是1，而最小的單位要求有560us，已經(jīng)達到了us級的測量。
我們在 空白工程中已經(jīng)為大家準(zhǔn)備好了us延時，就在board 文件中。
獲取高低電平時間
獲取低電平時間的實現(xiàn)代碼如下：
//獲取紅外低電平時間
//以微秒us作為時間參考
void get_infrared_low_time( uint32_t *low_time )
{
uint32_t time_val = 0;
while( GPIO_ReadPin(IR_PORT, IR_PIN) == 0 )
{
if( time_val>= 500 )
{
*low_time = time_val;
return;
}
delay_us(20);
time_val++;
}
*low_time = time_val;
}
當(dāng)引腳為低電平時，將進入 while 循環(huán)，直到不為低電平時就結(jié)束循環(huán)。在循環(huán)之中不斷的讓時間變量time_val累加， 每加一次需要經(jīng)過20us。當(dāng)time_val變量累加時間大于 500 * 20 = 10000us = 10ms時，判斷為超時，強行結(jié)束該函數(shù)，防止阻礙系統(tǒng)運行。
獲取高電平時間的代碼同理：
//獲取紅外高電平時間
//以微秒us作為時間參考
void get_infrared_high_time(uint32_t *high_time)
{
uint32_t time_val = 0;
while( GPIO_ReadPin(IR_PORT, IR_PIN) == 1 )
{
if( time_val >= 250 )
{
*high_time = time_val;
return;
}
delay_us(20);
time_val++;
}
*high_time = time_val;
}
引導(dǎo)碼與重復(fù)碼判斷
引導(dǎo)碼是由一個 9ms 的低電平和一個 4.5ms 的高電平組成。每當(dāng)接收到一個紅外信號時，第一個數(shù)據(jù)就是引導(dǎo)碼。我們通過判斷紅外信號的第一個數(shù)據(jù)是否是引導(dǎo)碼，來決定是否要進行后面的數(shù)據(jù)接收處理。
重復(fù)碼是由一個 9ms 的低電平和一個 2.5ms 的高電平組成。當(dāng)我們的紅外遙控一直按住按鍵時，就會發(fā)出重復(fù)碼，我們可以檢測重復(fù)碼，來確定是否要連續(xù)觸發(fā)重復(fù)動作，比如長按開機，長按加速等等。
/******************************************************************
* 函 數(shù) 名 稱：guide_and_repeat_code_judgment
* 函 數(shù) 說 明：引導(dǎo) 和 重復(fù) 碼 判斷
* 函 數(shù) 形 參：無
* 函 數(shù) 返 回：1：不是引導(dǎo)碼 2：重復(fù)碼 0：引導(dǎo)碼
* 作 者：LC
* 備 注：以20微秒us作為時間參考
引導(dǎo)碼：由一個 9ms 的低電平和一個 4.5ms 的高電平組成
重復(fù)碼：由一個 9ms 的低電平和一個 2.5ms 的高電平組成
******************************************************************/
uint8_t guide_and_repeat_code_judgment(void)
{
uint32_t out_time=0;
get_infrared_low_time(&out_time);
//time>10ms time 500) || (out_time < 400))
{
return 1;
}
get_infrared_high_time(&out_time);
// x?>5ms 或者 x 250) || (out_time < 100))
{
return 1;
}
//如果是重復(fù)碼 2ms < time < 3ms
if((out_time > 100) && (out_time < 150))
{
return 2;
}
return 0;
}
完整紅外數(shù)據(jù)接收
具體接收流程：【判斷是否接收到引導(dǎo)碼】->【接收數(shù)據(jù)】->【判斷數(shù)據(jù)是否正確】。
//接收紅外數(shù)據(jù)
void receiving_infrared_data(void)
{
uint16_t group_num = 0,data_num = 0;
uint32_t time=0;
uint8_t bit_data = 0;
uint8_t ir_value[5] = {0};
uint8_t guide_and_repeat_code = 0;
//等待引導(dǎo)碼
guide_and_repeat_code = guide_and_repeat_code_judgment();
//如果不是引導(dǎo)碼則結(jié)束解析
if( guide_and_repeat_code == 1 ) return;
//共有4組數(shù)據(jù)
//地址碼+地址反碼+命令碼+命令反碼
for(group_num = 0; group_num < 4; group_num++ )
{
//接收一組8位的數(shù)據(jù)
for( data_num = 0; data_num < 8; data_num++ )
{
//接收低電平
get_infrared_low_time(&time);
//如果不在0.56ms內(nèi)的低電平,數(shù)據(jù)錯誤
if((time > 60) || (time < 20))
{
return ;
}
time = 0;
//接收高電平
get_infrared_high_time(&time);
//如果是在1200us=60) && (time < 100))
{
bit_data = 1;
}
//如果是在200us=10) && (time < 50))
{
bit_data = 0;
}
//groupNum表示第幾組數(shù)據(jù)
ir_value[ group_num ]
判斷數(shù)據(jù)是否正確，可以通過將正常數(shù)據(jù)取反，與反碼比較。如果不一致說明數(shù)據(jù)不對。
typedef struct INFRARED_DATA{
uint8_t AddressCode; //地址碼
uint8_t AddressInverseCode; //地址反碼
uint8_t CommandCode; //命令碼
uint8_t CommandInverseCode; //命令反碼
}_INFRARED_DATA_STRUCT_;
_INFRARED_DATA_STRUCT_ InfraredData;
//紅外數(shù)據(jù)是否正確判斷
uint8_t infrared_data_true_judgment(uint8_t *value)
{
//判斷地址碼是否正確
if( value[0] != (uint8_t)(~value[1]) ) return 0;
//判斷命令碼是否正確
if( value[2] != (uint8_t)(~value[3]) ) return 1;
//串口輸出查看接收到的數(shù)據(jù)
printf("%x %x %x %xrn",value[0],value[1],value[2],value[3]);
//保存正確數(shù)據(jù)
InfraredData.AddressCode = value[0];
InfraredData.AddressInverseCode = value[1];
InfraredData.CommandCode = value[2];
InfraredData.CommandInverseCode = value[3];
}
//獲取紅外發(fā)送過來的命令
uint8_t get_infrared_command(void)
{
return InfraredData.CommandCode;
}
//清除紅外發(fā)送過來的數(shù)據(jù)
void clear_infrared_command(void)
{
InfraredData.CommandCode = 0x00;
}
最后，記得在外部中斷服務(wù)函數(shù)中，調(diào)用紅外接收函數(shù)。
void EXTI_HANDLER(void)
{
if(IR_PORT->ISR_f.EXTI_PIN) // 中斷標(biāo)志位
{
if(GPIO_ReadPin(IR_PORT, IR_PIN) == GPIO_Pin_RESET) // 如果是低電平
{
//接收一次紅外數(shù)據(jù)
receiving_infrared_data();
}
GPIOA_INTFLAG_CLR(EXTI_BV); // 清除標(biāo)志位
}
}
移植步驟中的導(dǎo)入.c和.h文件與【CW32模塊使用】DHT11溫濕度傳感器相同，只是將.c和.h文件更改為bsp_ir_receiver.c與bsp_ir_receiver.h。這里不再過多講述，移植完成后面修改相關(guān)代碼。
以下為完成紅外接收代碼：
bsp_ir_receiver.c
/*
* Change Logs:
* Date Author Notes
* 2024-06-24 LCKFB-LP first version
*/
#include "bsp_ir_receiver.h"
#include "stdio.h"
#include "board.h"
typedef struct INFRARED_DATA{
uint8_t AddressCode; //地址碼
uint8_t AddressInverseCode; //地址反碼
uint8_t CommandCode; //命令碼
uint8_t CommandInverseCode; //命令反碼
}_INFRARED_DATA_STRUCT_;
_INFRARED_DATA_STRUCT_ InfraredData;
//紅外引腳初始化
void infrared_goio_config(void)
{
IR_RCC_GPIO_ENABLE(); // 使能GPIO時鐘
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // GPIO初始化結(jié)構(gòu)體
GPIO_InitStruct.Pins = IR_PIN; // GPIO引腳
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP; // 上拉輸入
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH; // 速度高
GPIO_InitStruct.IT = GPIO_IT_FALLING; // 下降沿觸發(fā)中斷
GPIO_Init(IR_PORT, &GPIO_InitStruct); // 初始化
// 清除PA0中斷標(biāo)志
GPIOA_INTFLAG_CLR(EXTI_BV);
// 使能NVIC
NVIC_EnableIRQ(EXTI_IRQ);
}
//獲取紅外低電平時間
//以微秒us作為時間參考
void get_infrared_low_time( uint32_t *low_time )
{
uint32_t time_val = 0;
while( GPIO_ReadPin(IR_PORT, IR_PIN) == 0 )
{
if( time_val>= 500 )
{
*low_time = time_val;
return;
}
delay_us(20);
time_val++;
}
*low_time = time_val;
}
//獲取紅外高電平時間
//以微秒us作為時間參考
void get_infrared_high_time(uint32_t *high_time)
{
uint32_t time_val = 0;
while( GPIO_ReadPin(IR_PORT, IR_PIN) == 1 )
{
if( time_val >= 250 )
{
*high_time = time_val;
return;
}
delay_us(20);
time_val++;
}
*high_time = time_val;
}
/******************************************************************
* 函 數(shù) 名 稱：guide_and_repeat_code_judgment
* 函 數(shù) 說 明：引導(dǎo) 和 重復(fù) 碼 判斷
* 函 數(shù) 形 參：無
* 函 數(shù) 返 回：1：不是引導(dǎo)碼 2：重復(fù)碼 0：引導(dǎo)碼
* 作 者：LC
* 備 注：以20微秒us作為時間參考
引導(dǎo)碼：由一個 9ms 的低電平和一個 4.5ms 的高電平組成
重復(fù)碼：由一個 9ms 的低電平和一個 2.5ms 的高電平組成
******************************************************************/
uint8_t guide_and_repeat_code_judgment(void)
{
uint32_t out_time=0;
get_infrared_low_time(&out_time);
//time>10ms time 500) || (out_time < 400))
{
return 1;
}
get_infrared_high_time(&out_time);
// x?>5ms 或者 x 250) || (out_time < 100))
{
return 1;
}
//如果是重復(fù)碼 2ms < time < 3ms
if((out_time > 100) && (out_time < 150))
{
return 2;
}
return 0;
}
//紅外數(shù)據(jù)是否正確判斷
uint8_t infrared_data_true_judgment(uint8_t *value)
{
//判斷地址碼是否正確
if( value[0] != (uint8_t)(~value[1]) ) return 0;
//判斷命令碼是否正確
if( value[2] != (uint8_t)(~value[3]) ) return 1;
printf("%x %x %x %xrn",value[0],value[1],value[2],value[3]);
//保存正確數(shù)據(jù)
InfraredData.AddressCode = value[0];
InfraredData.AddressInverseCode = value[1];
InfraredData.CommandCode = value[2];
InfraredData.CommandInverseCode = value[3];
}
//接收紅外數(shù)據(jù)
void receiving_infrared_data(void)
{
uint16_t group_num = 0,data_num = 0;
uint32_t time=0;
uint8_t bit_data = 0;
uint8_t ir_value[5] = {0};
uint8_t guide_and_repeat_code = 0;
//等待引導(dǎo)碼
guide_and_repeat_code = guide_and_repeat_code_judgment();
//如果不是引導(dǎo)碼則結(jié)束解析
if( guide_and_repeat_code == 1 )
{
printf("errrn");
return;
}
//共有4組數(shù)據(jù)
//地址碼+地址反碼+命令碼+命令反碼
for(group_num = 0; group_num < 4; group_num++ )
{
//接收一組8位的數(shù)據(jù)
for( data_num = 0; data_num < 8; data_num++ )
{
//接收低電平
get_infrared_low_time(&time);
//如果不在0.56ms內(nèi)的低電平,數(shù)據(jù)錯誤
if((time > 60) || (time < 20))
{
return ;
}
time = 0;
//接收高電平
get_infrared_high_time(&time);
//如果是在1200us=60) && (time < 100))
{
bit_data = 1;
}
//如果是在200us=10) && (time < 50))
{
bit_data = 0;
}
//groupNum表示第幾組數(shù)據(jù)
ir_value[ group_num ] <<= 1;
//接收的第1個數(shù)為高電平;在第二個for循環(huán)中，數(shù)據(jù)會向右移8次
ir_value[ group_num ] |= bit_data;
//用完時間要重新賦值
time=0;
}
}
//判斷數(shù)據(jù)是否正確，正確則保存數(shù)據(jù)
infrared_data_true_judgment(ir_value);
}
//獲取紅外發(fā)送過來的命令
uint8_t get_infrared_command(void)
{
return InfraredData.CommandCode;
}
//清除紅外發(fā)送過來的數(shù)據(jù)
void clear_infrared_command(void)
{
InfraredData.CommandCode = 0x00;
}
void EXTI_HANDLER(void)
{
if(IR_PORT-?>ISR_f.EXTI_PIN) // 中斷標(biāo)志位
{
if(GPIO_ReadPin(IR_PORT, IR_PIN) == GPIO_Pin_RESET) // 如果是低電平
{
//接收一次紅外數(shù)據(jù)
receiving_infrared_data();
}
GPIOA_INTFLAG_CLR(EXTI_BV); // 清除標(biāo)志位
}
}
bsp_ir_receiver.h
/*
* Change Logs:
* Date Author Notes
* 2024-06-24 LCKFB-LP first version
*/
#ifndef _BSP_IR_RECEIVER_H__
#define _BSP_IR_RECEIVER_H__
#include "board.h"
#define IR_RCC_GPIO_ENABLE() __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define IR_PORT CW_GPIOA
#define IR_PIN GPIO_PIN_2
#define EXTI_PIN PIN2
#define EXTI_BV bv2
#define EXTI_IRQ GPIOA_IRQn
#define EXTI_HANDLER GPIOA_IRQHandler
void infrared_goio_config(void);
uint8_t get_infrared_command(void);
void clear_infrared_command(void);
#endif
四、移植驗證
在自己工程中的main主函數(shù)中，編寫如下。
/*
* Change Logs:
* Date Author Notes
* 2024-06-24 LCKFB-LP first version
*/
#include "board.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "bsp_ir_receiver.h"
int32_t main(void)
{
board_init(); // 開發(fā)板初始化
uart1_init(115200); // 串口1波特率115200
//紅外接收初始化
infrared_goio_config();
printf("Start!!!rn");
while(1)
{
//如果按下遙控的【1】鍵
if( get_infrared_command() == 0xA2 )
{
clear_infrared_command();
printf("按下【1】按鍵！ rn");
}
}
}
移植現(xiàn)象：
模塊移植成功案例代碼：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1Yln6MD82bPkgS2x-YMnfCQ?pwd=LCKF
提取碼：LCKF
審核編輯 黃宇
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