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NEC协议红外遥控器
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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：9ms 的载波+4.5ms 的空闲。
比特值“0”：560us 的载波+560us 的空闲。
比特值“1”：560us 的载波+1.68ms 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 9ms 载波，紧接着是引导码的 4.5ms 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 9ms 载波加 4.5ms 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 560us 的载波加 560us 的空闲，也就是 0x00，第二个字节是 8 组 560us的载波加 1.68ms 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 560us 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*****************************/
#include<reg52.h>
sbitIR_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 1
unsignedchar ircode[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 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 */
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() interrupt 2{
unsignedchar i, j;
unsignedchar byt;
unsignedint 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)){
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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：9ms 的载波+4.5ms 的空闲。
比特值“0”：560us 的载波+560us 的空闲。
比特值“1”：560us 的载波+1.68ms 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 9ms 载波，紧接着是引导码的 4.5ms 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 9ms 载波加 4.5ms 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 560us 的载波加 560us 的空闲，也就是 0x00，第二个字节是 8 组 560us的载波加 1.68ms 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 560us 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*****************************/
#include<reg52.h>
sbitIR_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 1
unsignedchar ircode[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 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 */
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() interrupt 2{
unsignedchar i, j;
unsignedchar byt;
unsignedint 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)){
