红外遥控器工作原理

参考原文： http://www.sbprojects.com/knowledge/ir/index.php

1. 原理

红外遥控器是利用一个红外发光二极管，以红外光为载体来将按键信息传递给接收端的设备。红外光对于人眼是不可见的， 因此使用红外遥控器不会影响人的视觉（可以打开手机摄像头，遥控器对着摄像头按，可以看到遥控器发出的红外光）。

2. 调制

日常生活环境中有很多红外光源，太阳、蜡烛火光、白炽灯、甚至是我们的身体。这些红外光源都可能会对我们的接收 设备 产生干扰，为了屏蔽干扰，只接收有效信息，我们就需要用到调制。 调制是我们使需要的信号区别于噪音方法。通过调制我们可以使红外光以特定的频率闪烁。红外接收 器会适配这个频率， 其它的噪音信号都将被忽略。 你可以认为这种闪烁是引起接收器“注意”的方法，正如我们人类特别容易被黄色的灯光 引起注意一样， 甚至在白天。

上图左边，调制信号通过驱动放大由红外 LED 发射；上图右边，信号通过接收器检测输出。

在串行通讯里，我们经常谈及‘ mark’和‘ space’标记。‘ space’是个默认信号，是指发射管关闭状态， 在‘ space’期间， 红外光不被发射。反之在‘ mark’状态期间，红外光以特定的频率脉冲形式发 射。在消费类 电子产品里，脉冲频率普遍采用 30KHz  到 60KHz 这个频段，红外遥控器一般使用的是38KHz。

在接收端，一个‘ space’信号以高电平方式重现输出。反之一个‘ mark’信号便是以低电平方式重现。请注意，这里的‘ mark’和‘ space’不是我们需要发送的状态 1 和 0。‘ mark’和‘ space’以及 1和 0 之间的真正关系取决于被应用的协议。

3. 协议

NEC协议

• 8 位地址码， 8 位命令码
• 完整发射两次地址码和命令码，以提高可靠性
• 脉冲时间长短调制方式
• 38KHz 载波频率
• 位时间 1.12ms 或 2.25ms

引导吗：

下图为一个引导码的调制波形：

引导码 由“9ms mark + 4.5ms space”构成，表示一组 键码 的开始。

逻辑0和1：

下图为逻辑0和逻辑1的调制波形：

逻辑“1”由“560us mark + 1690 space”组成，symbol period 为2.25ms；逻辑“0”由“560us mark + 560us space”组成，symbol period 为 1.12ms。

完整的一组键码：

下图位NEC 协议的典型脉冲链：

协议规定低位首先发送，如上图所示的情况，发送的地  址码为“59”，命令码为“16”，总的码值为 0x59A616E9。

重复码：

下图为重复码的调制波形：

重复码由 “9ms mark + 2.25ms space”组成，symbol period 为 11.25ms，重复码表示一个重复按键，当按键按着不松时，会先发一个完整的键码，接着每 110ms 发送一个重复码，直到松开按键，如下面的波形图所示：

接收端输出:

在接收端，一个 mark 对应一个低电平输出，一个 space 对应一个高电平输出，因此起始码、逻辑0 1、重复码等在接收端的输出波形如下图所示：

协议解码程序片段：

typedef struct ir_symbol_s
{
    unsigned short mark_period;
    unsigned short symbol_period;
} ir_symbol_t;

typedef struct ir_key_s
{
	unsigned int value;
	int state;
}ir_key_t;

int NEC_Decode(ir_symbol_t symbol_buf[], int symbol_num, ir_key_t *ir_key)
{
	unsigned int key_value;
	
	if(symbol_num == 33) //解析键值，设定300us的容错范围
	{
		key_value = 0;
		//引导码判断
		if ( (symbol_buf[0].symbol_period > (13500 - 300)) && (symbol_buf[0].symbol_period < (13500 + 300)) 
		&& (symbol_buf[0].mark_period > (9000 - 300)) && (symbol_buf[0].mark_period < (9000 + 300)) )
		{
			for(i = 0; i < (symbol_num-1); i ++)
			{
				//无效的符号位
				if( (symbol_buf[i].symbol_period < (1120-300)) || (symbol_buf[i].symbol_period > (2250+300)) )
				{
					printf("symbol %d, is invalid\n", i);
					return -1;
				}
				else
				{
					key_value <<= 1;
					
					//逻辑1判断
					if( (symbol_buf[i].symbol_period > (2250-300)) && (symbol_buf[i].symbol_period <= (2250+300)) )
					{
						key_value |= 1;
					}
				}
			}

			ir_key->value = key_value;
			ir_key->state = KEY_STATE_PRESS;
		}
	}
	else if(symbol_num == 2) //NEC协议的重复键
	{
		ir_key->value = 0;
		ir_key->state = KEY_STATE_REPEAT;
	}
	else
	{
		ir_key->value = 0;
		ir_key->state = KEY_STATE_NONE;
	}
	
	return 0;
}