遥控红外通信原理

在实际的通信领域，发出来的信号一般有较宽的频谱，而且都是在比较低的频率段分布大量的能量，所以称之为基带信号，这种信号是不适合直接在信道中传输的。为便于传输、提高抗干扰能力和有效的利用带宽，通常需要将信号调制到适合信道和噪声特性的频率范围内进行传输，这就叫做信号调制。在通信系统的接收端要对接收到的信号进行解调，恢复出原来的基带信号。
我们平时用到的红外遥控器里的红外通信，通常是使用38K左右的载波进行调制的
调制：就是用待传送信号去控制某个高频信号的幅度、相位、频率等参量变化的过程，即用一个信号去装载另一个信号。比如我们的红外遥控信号要发送的时候，先经过38K调制，如图1所示。

图1 红外信号调制

原始信号就是我们要发送的一个数据“0”位或者一位数据“1”位，而所谓38K载波就是频率为38K的方波信号，调制后信号就是最终我们发射出去的波形。我们使用原始信号来控制38K载波，当信号是数据“0”的时候，38K载波毫无保留的全部发送出去，当信号是数据“1”的时候，不发送任何载波信号。

图2 红外发射原理图

38K载波，我们可以用455K晶振，经过12分频得到37.91K，也可以由时基电路NE555来产生，或者使用单片机的PWM来产生。当信号输出引脚输出高电平时，Q2截止，不管38K载波信号如何控制Q1，右侧的竖向支路都不会导通，红外管L1不会发送任何信息。当信号输出是低电平的时候，那么38K载波就会通过Q1释放出来，在L1上产生38K的载波信号。这里要说明的是，大多数家电遥控器的38K的占空比是1/3，也有1/2的，但是相对少一些。
正常的通信来讲，接收端要首先对信号通过监测、放大、滤波、解调等等一系列电路处理，然后输出基带信号。但是红外通信的一体化接收头HS0038B，已经把这些电路全部集成到一起了，我们只需要把这个电路接上去，就可以直接输出我们所要的基带信号了

　图3 红外接收原理图

由于红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头供电引脚上必须加上滤波电容，官方手册给的值是4.7uF，我们这里直接用的10uF，手册里还要求在供电引脚和电源之间串联100欧的电阻，进一步降低干扰。

图3所示的电路，用来接收图16-5电路发送出来的波形，当HS0038监测到有38K的红外信号时，就会在OUT引脚输出低电平，当没有38K的时候，OUT引脚就会输出高电平。那我们把OUT引脚接到单片机的IO口上，通过编程，就可以获取红外通信发过来的数据了。

大家想想，OUT引脚输出的数据是不是又恢复成为基带信号数据了呢？那我们单片机在接收这个基带信号数据的时候，如何判断接收到的是什么数据，应该遵循什么协议呢？像我们前边学到的UART、I2C、SPI等通信协议都是基带通信的通信协议，而红外的38K仅仅是对基带信号进行调制解调，让信号更适合在信号中传输。

由于我们的红外调制信号是半双工的，而且同时空间只能允许一个信号源，所以我们红外的基带信号不适合在I2C或者SPI通信协议中进行的，我们前边提到过UART虽然是2条线，但是通信的时候，实际上一条线即可，所以红外可以在UART中进行通信。当然，这个通信也不是没有限制的，比如在HS0038B的数据手册中标明，要想让HS0038B识别到38K的红外信号，那么这个38K的载波必须要大于10个周期，这就限定了我们红外通信的基带信号的比特率必须不能高于3800，那如果把串口输出的信号直接用38K调制的话，波特率也就不能高于3800。

常用红外遥控器协议

一、 NEC 协议

特征：

8 位地址和 8 位命令长度为提高可靠性每次传输两遍地址（用户码）和命令（按键值）通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号的调制 38Khz 载波每位的周期为 1.12ms 或者 2.25ms

Note：对于测试红外接收头的信号来说，有脉冲信号的地方就是高电平。即逻辑“1” 为 0.56ms 高电平+1.69ms 低电平，逻辑“0”为 0.56ms 高电平+0.56ms 低电平。

上图为典型的 NEC 协议传输格式，起始位（引导码）为 9ms 高+4.5ms 低组成，有效数据为地址+地址反码+命令+命令反码。反码的作用是用来校准前面的地址和命令，如果对可靠性不感兴趣，也可以去掉取反的数据，或者将地址和命令扩展到 16 位

上图传输的地址数据为 10011010，需要注意的是先发低位地址再发高位地址，因此该波形的地址为 01011001=0X59，同理，命令为 00010110=0X16。
长按键时，如下图所示，每隔 110ms 重复发送一次，但是命令只发送一次，重复发送的是 9ms 高电平+2.25ms 低电平+0.56ms 高电平+低电平

　　扩展协议：
　　
　　扩展协议只是将地址改为 16 位，其他不变。

实测波形：

下面的波形是从红外接收头上得到的波形：（调制脉冲信号转变成高低电平了）
　　
　　　由于红外接收头在接收信号时（或者是发送的时候）将波形反向了，因此在读数据时可以将示波器的反向功能打开，就能读到有效数据了。

下面实例是已知 NEC 类型遥控器所截获的波形：

遥控器的识别码是 Address=0xDD20;其中一个键值是 Command=0x0E
　　

　　rk3308:
MODULE_PARM_DESC 对模块的描述信息
module_param_named  加载模块可修改的参数

查看模块信息：
modinfo  *.ko
parm:(MODULE_PARM_DESC中的信息)

insmod *.ko module_param_named设置的变量=xxx
insmod hello.ko  watchdog=1000

IR发射
compatible = "pwm-ir-tx"
    pwm_ir_probe
        devm_pwm_get
        devm_rc_register_device(rc1)
        device_create_file(&rcdev->dev, &ir_attrs[i])
        
debugfs
    duty_ratio_store duty_ratio_show 
        pwm_ir->duty_cycle
    frequency_store frequency_show
        pwm_ir->carrier
    transmit_store transmit_show
        pwm_ir_tx(rcd, patterns, index);
    
echo 25000 > /sys/class/rc/rc1/frequency 频率
echo 90 > /sys/class/rc/rc1/duty_ratio 占空比
cat /tmp/ir_recv > /sys/class/rc/rc1/transmit 发送

IR接收
compatible = "gpio-ir-receiver"
    gpio_ir_recv_probe
        devm_gpiod_get
        gpiod_to_irq
        devm_rc_register_device(rc0)
        device_create_file(&rcdev->dev, &ir_attrs[i])
        gpio_ir_recv_irq
            gpiod_get_value
            ir_raw_event_store_edge

            
波形   1T=560us 载波频率为：38kHz
1.头码由9ms高电平加4.5ms低电平表示
2.数据 “1” 由1T高电平加3T低电平表示数据“1”
3.数据 “0” 由1T高电平加1T低电平表示数据“0”

红外发射与调制信号

NE555

使用NE555产生38kHz, 占空比为1/3的方波信号。

产生方波的频率=0.693((RA+2RB)*C)
占空比=RB/（RA+2RB）
因为红外发射管最佳的占空比是1/3，C一般为0.01uf,所以计算之后RA=RB=1.2k

使用三极管来增强红外发射管的发射功率。

直径3mm 5mm为小功率红外发射管，正向电压: 1.1~1.5V，电流20mA
直径8mm为中功率红外发射管，正向电压: 1.4~1.65V，电流50～100mA
直径10mm为大功率红外发射管，正向电压: 1.5_{1.9V，电流200}350mA

以为中功率红外发射管为例：基极电流IB=（5v-0.7v-1.4v）/R1=2.9v/R1
三极管β为30，则发射极流过红外发射管的电流为（1+β）*IB=89.9mA

正常情况下IR一体化接收头未收到38kHz的调制信号时为管脚信号为高电平，收到38kHz的调制信号时管脚信号为低电平。

TIM3 PWM输出 4路

一、设置TIM3的GPIO为推挽输出

void TIM3_IOConfig(void)
{
    
        GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);

        //这里TIM3的通道1是GPIOA_Pin_6,通道2是GPIOA_Pin_7;通道3是GPIOB_Pin_0；
        //这里TIM3的通道4是GPIOB_Pin_1;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
        //使用PWM的功能需要设置成AF_PP模式
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
        GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
        
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1;
        GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}
 

二、设置TIM3的PWM1方式4路输出
//arr:自动重装值 psc:时钟预分频数
//定时器溢出时间计算：Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft   
void TIM3_PWM_Init(void)
{
    
        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseInitStructure;//TIM定时器的配置
        TIM_OCInitTypeDef        TIM_OCInitStructure;//TIMPWM的
        
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);
        //使能TIM3的时钟线;
        
        //复位定时器
        TIM_DeInit(TIM3);
    
        //TIM_Prescaler:72,TIM_Period:20000周期为20ms
        TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = 72-1;                        //定时器周期
        TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = 20000-1;                        //定时器更新的重装载值0-65535
        TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
        TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
        TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseInitStructure);            //初始化TIM3      
        
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
        TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
        TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 1000;                                //预设值
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;    
        
        TIM_OC1Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);
        TIM_OC2Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);
        TIM_OC3Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);
        TIM_OC4Init(TIM3,&TIM_OCInitStructure);

        TIM_OC1PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);
        TIM_OC2PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);
        TIM_OC3PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);
        TIM_OC4PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);
      
        TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3, ENABLE);
//        TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_CC1|TIM_IT_CC2|TIM_IT_CC3|TIM_IT_CC4,ENABLE);
        //使能标志位CC1,CC2,CC3,CC4
        TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);
        //使能TIM;
}
上面的TIM周期是20ms

三、修改PWM的方法

void TIM_SetCompare1(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare1);
void TIM_SetCompare2(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare2);
void TIM_SetCompare3(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare3);
void TIM_SetCompare4(TIM_TypeDef* TIMx, uint16_t Compare4);

STM32定时器初始化完成后修改频率问题

问题代码

void timer_PWM_init(TIM_TypeDef *TIMx, uint32_t tim_ch)
{
    
   LL_TIM_InitTypeDef TIM_InitStruct = {
    0};
   timer_clk_irq_config(TIMx, 0);
   TIM_InitStruct.Prescaler = 71;
    TIM_InitStruct.CounterMode = LL_TIM_COUNTERMODE_UP;
    TIM_InitStruct.Autoreload = 999;
    TIM_InitStruct.ClockDivision = LL_TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    LL_TIM_Init(TIMx, &TIM_InitStruct);
    
    LL_TIM_DisableARRPreload(TIMx);
    LL_TIM_OC_EnablePreload(TIMx, tim_ch);
    TIM_OC_InitStruct.OCMode = LL_TIM_OCMODE_PWM1;
    TIM_OC_InitStruct.OCState = LL_TIM_OCSTATE_DISABLE;
    TIM_OC_InitStruct.OCNState = LL_TIM_OCSTATE_DISABLE;
    TIM_OC_InitStruct.CompareValue = 500;
    TIM_OC_InitStruct.OCPolarity = LL_TIM_OCPOLARITY_HIGH;
    
    LL_TIM_OC_Init(TIMx, tim_ch, &TIM_OC_InitStruct);

    LL_TIM_OC_DisableFast(TIMx, tim_ch);
    LL_TIM_SetTriggerOutput(TIMx, LL_TIM_TRGO_RESET);
    LL_TIM_DisableMasterSlaveMode(TIMx);

    timer_io_init();
}
void timer_PWM_freq_set(TIM_TypeDef *TIMx, uint32_t tim_ch, uint16_t freq)
{
    
	LL_TIM_DisableCounter(TIMx);
	LL_TIM_SetPrescaler(TIMx, 7200-1);	// 10KHz
	LL_TIM_SetAutoReload(TIMx, (uint16_t)((10000/freq))-1);
}

问题现象：
调用：timer_PWM_freq_set(TIM3, LL_TIM_CHANNEL_CH4, 1000)
PWM没问题，1KHz，占空比50%
但是，调用：timer_PWM_freq_set(TIM3,LL_TIM_CHANNEL_CH4,100）
出问题了，PWM一直是高定平。

问题解决

因为初始化PWM的频率为1K，计数周期为500，占空比为50%
但是在后面修改频率后并未修改计数周期，也就是频率为100HZ，计数周期还是500，计数周期大于频率了，于是就出现一直高电平的现象。（个人分析的，不知正确与否，应该是这样的。。。。）

解决方法：
修改频率的同时也要修改计数周期，要保证计数周期小于频率，不然占空比比周期还长，自然就一直高电平或者低电平了
代码修改

**
  * @brief  设置PWM输出频率
  * @param  fre取值范围（1-10000）Hz
  * @retval 设置完成频率之后不启动定时器
  */
void timer_PWM_freq_set(TIM_TypeDef *TIMx, uint32_t tim_ch, uint16_t freq)
{
    
	LL_TIM_DisableCounter(TIMx);
	LL_TIM_SetPrescaler(TIMx, 7200-1);	// 10KHz
	LL_TIM_SetAutoReload(TIMx, (uint16_t)((10000/freq))-1);
	LL_TIM_OC_SetCompareCH4(TIMx, (uint16_t)((10000/freq)/2))
}

抄写与　https://blog.csdn.net/yangyang_1024/article/details/82999694?ops_request_misc=&request_id=&biz_id=102&utm_term=红外信号&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allsobaiduweb~default-1-82999694