原创 【原创】红外通讯原理及实现详解

 红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。

1 红外通信原理介绍

红外通讯通过使用红外光进行通信，发送设备将电信号转成光信号，接收设备则再将光信号还原成电信号，红外收发系统的框图如图所示：

<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />

图 1 红外收发系统

目前基于红外通讯的通讯协议有上百种，这些协议大同小异，下面以飞利蒲的RC5协议为例来进行介绍。同别的红外协议一样，飞利蒲的RC5协议也是由下列几部分组成：

1 .1键码

之所以定义键码就是为了规范设计，至少保证飞利蒲公司内部的红外通信设备之间可以互通，不会出现混乱的情况，当然大家也可以自个定义，这有点像TCP/IP中的应用层，你可以自个定义一个协议，也可以用标准定义好的协议。键码是基于数字信号二进制的0/1而言的。比如0x12，换成二进制就是0b00010010。飞利蒲定义的键码如下所示。

1） 地址设备对照表（下表中的不同地址用于给不同类型的设备使用）
RC5 Address Device           RC5 Address   Device
$00 - 0      TV1            |$10 - 16      Pre-amp
$01 - 1      TV2            |$11 - 17      Tuner
$02 - 2      Teletext       |$12 - 18      Recorder1
$03 - 3       Video         |$13 - 19      Pre-amp
$04 - 4      LV1            |$14 - 20      CD Player
$05 - 5      VCR1           |$15 - 21      Phono
$06 - 6      VCR2           |$16 - 22      SatA
$07 - 7      Experimental   |$17 - 23      Recorder2
$08 - 8      Sat1           |$18 - 24
$09 - 9      Camera         |$19 - 25
$<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />0A - 10      Sat2          |$1A - 26      CDR
$0B - 11                    |$1B - 27
$0C - 12      CDV           |$1C - 28
$0D - 13      Camcorder     |$1D - 29      Lighting
$0E - 14                    |$1E - 30      Lighting
$0F - 15                    |$1F - 31      Phone

2）命令功能对照表（下表中定应义了常用的遥控的命令）
RC5 Command   |  TV Command        |      VCR Command
------------------------------------------------------
$00 - 0       |  1                 |         1
$01 - 1       |  2                 |         2
$02 - 2       |  2                 |         2
$03 - 3       |  3                 |         3
$04 - 4       |  4                 |         4
$05 - 5       |  5                 |         5
$06 - 6       |  6                 |         6
$07 - 7       |  7                 |         7
$08 - 8       |  8                 |         8
$09 - 9       |  9                 |         9
$0C - 12      |   Standby Standby  |
$10 - 16      |   Volume +         |
$11 - 17      |   Volume -         |
$12 - 18      |   Brightness +     |
$13 - 19      |   Brightness -     |
$32 - 50      |                    |         Fast Rewind
$34 - 52      |                    |         Fast Forward
$35 - 53      |                    |         Play
$36 - 54      |                    |         Stop
$37 - 55      |                    |         Recording
---------------------------------------------------------

1 .2编码

如何实现上述的键码的发送，并保持红外接收解码器件收到并识别呢，当然就必须按一定的格式进行编码并发送。这跟我们常用的IIC有点相仿，必须有开始位和结束位，RC5的数据格式如下：

图 2 RC5编码

先发三个1，表示发送开始，接下来发送5位地址，然后再发送6位命令，一帧数据共14位。由接收设备再按照上述格式进行解码。其中地址和命令都是先发低位，再发高位。

1 .3 0/1标准

什么是0/1标准呢，传统的TTL电平，只是电平>vIh就是1,小于ViL就是0,这里则不是这样的了，RC5是这样定义的：先发900us的高，再发900us的低电平，则表示为0,反之则为1。如下图所示。

图 3  RC5 0/1定义

1 .4载波

什么是载波呢，也就是说红外波的发送是以一定的波长的形式发送出去的，0/1标准中介绍的900us的高，并不是一直为高，而是以一定频率的脉冲的形式存在，RC5定义载波频率为38KHZ。

2 RC5编码红外遥控器设计实现

红外发送的实现比较简单，可以使用专用的红外发送IC来实现，也可以通过单片机I/O软件模拟来实现。下面介绍基于MSP430F147单片机实现的红外遥控器。带LCD的红外遥控器框图如图所示：

图 4红外遥控器框图

由于硬件电路非常简单，将不做介绍。

下面介绍一下软件实现。系统软件框图如图5所示

图 5系统软件框图

其中LCD和键盘非本文重点，不作介绍。

下面主要介绍一下红外发送。

1）38KHZ频率的载波由于频率较快，如果使用定时中断，CPU往往难以快速响应，因此发0/发1函数的38HZ载波可以使用NOP（）延时实现。

2）发0/发1中使用的900us间隔则可以使用定时中断控制标志位实现。

3）红外发送函数由发送开始位，发送地址，发送命令字三个子函数组成，通过移位判断是发送0还是发送1。

图 6红外发送软件框图

举例编码如下：

设定本遥控地址码为30（0x1E，0b1_1110）,如果我们要发送一个VOLUME+，则命令字为0x10，换成二进制就为0b01_0000.

根据编码规则，一个完整的编码为：（START）111_01111_000010（END），注意：地址和命令字都是先发送低位。

3 RC5编码红外信接收器实现

RC5编码红外通信接收实现则是红外发送的逆过程，不过，实现上会稍微复杂一些，将在别的文章中再另行介绍。