STM32红外遥控解码，NEC协议驱动

引言

先上两张照片，这个模块并不贵，带上遥控器估计三四块钱吧，买了也挺久（大约一年了？），最近终于有时间了，咱们一起来把他驱动起来。

本文将以STM32F103C6T6最小系统板为例，介绍如何驱动HX1838红外接收头，解码NEC协议红外遥控器信号。重点讲解接收过程中的状态机设计、脉冲宽度测量以及NEC协议解析流程，并提供关键代码实现，帮助后来者理解红外解码的原理和实现。

1. NEC红外协议基础

NEC协议是红外遥控最常用的协议之一，其数据格式简单可靠，被大量消费电子设备采用。一个完整的NEC数据帧包含以下部分：

• 引导码：9ms的低电平 + 4.5ms的高电平

• 地址码：8位（通常表示设备地址）

• 地址反码：8位（地址码的按位取反，用于校验）

• 命令码：8位（按键功能码）

• 命令反码：8位（命令码的按位取反，用于校验）

数据位的编码采用脉冲宽度调制：

• 逻辑"0"：560µs低电平 + 560µs高电平

• 逻辑"1"：560µs低电平 + 1.69ms高电平

发送顺序为LSB优先（最低位先发），即数据位从低位到高位依次传输。

如果遥控器按键一直按住不放，则只发送一次完整数据帧，之后每隔约110ms发送一个重复码：9ms低电平 + 2.25ms高电平（无数据位）。重复码的识别可根据需要实现，本文暂不处理。

这里我放上几张我使用逻辑分析仪抓到的时序图，方便大家理解。有一说一没想到我十几块买的逻辑分析仪还能解析NEC协议，通过这几张图我们就能很清晰的看到协议内容及其构成。

2. 硬件连接与CubeMX配置

2.1 模块介绍

• 红外接收头 HX1838：一体化红外接收头，输出TTL电平，无信号时为高电平，收到红外脉冲时输出反向电平（低电平有效）。引脚定义：VCC（3.3V/5V）、GND、OUT。

• STM32F103C6T6：使用PA0引脚作为外部中断输入，连接HX1838的OUT端。

2.2 CubeMX关键配置

• 时钟：系统时钟72MHz（HSE+PLL）

• PA0 ：GPIO_EXTI0，模式GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING（双边沿触发），上拉GPIO_PULLUP

• USART1：PA9(TX)、PA10(RX)，异步模式，波特率115200，用于调试输出

• TIM2：预分频器71，自动重载值0xFFFF，计数频率1MHz（1µs），用于测量脉冲宽度

• 中断 ：使能EXTI0中断，设置优先级

3. 驱动核心设计

红外解码的关键是精确测量高低电平的持续时间，并依据NEC协议的时序规则进行状态转移。我们采用状态机实现。

3.1 状态机定义

typedef enum {
    IR_STATE_IDLE,          // 空闲，等待引导码低电平
    IR_STATE_START,         // 已收到引导码低电平，等待引导码高电平
    IR_STATE_DATA,          // 接收32位数据
    IR_STATE_COMPLETE       // 接收完成
} IR_State_t;

3.2 脉冲宽度测量

在外部中断中记录每次电平变化的时间，计算两次中断之间的差值得到上一个电平的持续时间。使用TIM2的计数器（1µs分辨率），处理溢出情况。

static uint32_t IR_GetTick(void) {
    return __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2);
}

// 在中断中计算duration
if (current_time >= last_time)
    duration = current_time - last_time;
else
    duration = (0xFFFF - last_time) + current_time;  // 处理溢出

3.3 状态机核心逻辑

中断处理函数根据当前状态和电平变化（上升沿/下降沿）进行状态转移和数据解析。

void IR_HandleEXTI(void) {
    uint32_t current_time = IR_GetTick();
    uint32_t duration;
    uint8_t pin_state = HAL_GPIO_ReadPin(IR_PORT, IR_PIN);
    
    // 计算持续时间（处理溢出）
    // ...
    
    // 判断电平变化类型
    if (last_pin_state == GPIO_PIN_RESET && pin_state == GPIO_PIN_SET) {
        // 上升沿：低电平结束，测量低电平持续时间
        switch (state) {
            case IR_STATE_IDLE:
                if (duration > 8000 && duration < 10000)   // 9ms引导码低电平
                    state = IR_STATE_START;
                break;
            case IR_STATE_DATA:
                // 数据位低电平应为560µs，检查异常
                if (duration < 300 || duration > 800)
                    state = IR_STATE_IDLE;
                break;
            // ...
        }
    } else if (last_pin_state == GPIO_PIN_SET && pin_state == GPIO_PIN_RESET) {
        // 下降沿：高电平结束，测量高电平持续时间
        switch (state) {
            case IR_STATE_START:
                if (duration > 4000 && duration < 5000)   // 4.5ms引导码高电平
                    state = IR_STATE_DATA;
                else
                    state = IR_STATE_IDLE;
                break;
            case IR_STATE_DATA:
                // 根据高电平持续时间判断数据位0或1
                if (duration > 1000 && duration < 1800) {   // 1.69ms -> 1
                    data_buffer = (data_buffer << 1) | 1;
                    bit_count++;
                } else if (duration > 400 && duration < 800) { // 560µs -> 0
                    data_buffer = (data_buffer << 1) | 0;
                    bit_count++;
                } else {
                    state = IR_STATE_IDLE;   // 异常脉冲
                    break;
                }
                if (bit_count == 32) {
                    // 解析数据
                    uint8_t addr = (data_buffer >> 24) & 0xFF;
                    uint8_t addr_inv = (data_buffer >> 16) & 0xFF;
                    uint8_t cmd = (data_buffer >> 8) & 0xFF;
                    uint8_t cmd_inv = data_buffer & 0xFF;
                    if ((addr == (uint8_t)(~addr_inv)) && (cmd == (uint8_t)(~cmd_inv))) {
                        // 有效数据，保存结果
                        result.raw_data = data_buffer;
                        result.address = addr;
                        result.command = cmd;
                        result.valid = 1;
                    }
                    state = IR_STATE_COMPLETE;
                }
                break;
            // ...
        }
    }
    
    last_pin_state = pin_state;   // 保存状态供下次使用
}

3.4 数据读取与状态复位

主循环中检测到有效数据后，打印结果并清除标志，重置状态机。

void IR_ClearResult(void) {
    result.valid = 0;
    state = IR_STATE_IDLE;
    bit_count = 0;
    data_buffer = 0;
}

4. 测试与结果

将红外接收头连接至PA0，串口连接至PC，运行程序。按下遥控器按键，串口输出解码结果，例如：

NEC解码结果：
  原始数据: 0x00FF45BA
  地址码:   0x00 (0)
  地址反码: 0xFF (255)
  命令码:   0x45 (69)
  命令反码: 0xBA (186)
  校验:     通过

每个按键对应唯一的命令码，可根据命令码实现自定义功能。

5. 常见问题与调试

• 无法解码：检查红外接收头输出引脚是否连接正确，确认定时器计数频率为1MHz，脉冲宽度阈值可根据实际波形微调。

• 只能解码一次 ：确保IR_ClearResult()重置了状态机为IR_STATE_IDLE。

• 干扰误触发：可在中断中添加软件去抖动或调整阈值范围。

6. 总结

本文介绍了基于STM32F103和HX1838红外接收头的NEC协议解码驱动，通过状态机测量脉冲宽度，完整解析红外遥控信号。关键点包括：

• 双边沿外部中断测量高、低电平持续时间

• 根据NEC协议时序进行状态转移和数据位判断

• 处理定时器溢出，保证测量精度

该驱动可轻松移植到其他STM32系列，为嵌入式红外遥控应用提供可靠基础。完整代码已通过测试，读者可根据实际需求扩展重复码识别、按键映射等功能。

7. 现象展示

8.代码参考

通过网盘分享的文件：IR_NEC_Demo_STM32F103.zip

链接: https://pan.baidu.com/s/1ZTxQSrUt3kyMu9SOadnauw?pwd=nthm 提取码: nthm

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