本文开发环境：

MCU型号：STM32F103C8T6

IDE环境： MDK 5.27

代码生成工具：STM32CubeMx 5.6.1

HAL库版本：STM32Cube_FW_F1_V1.8.0

本文内容：

STM32 使用定时器捕获功能捕获红外时序

解码 hx1838 时序

附件：

MDK5 示例工程

红外遥控器 + 红外接收头：

测试过程请注意遥控和接收头的距离不要过远，本文遥控在1m以上会有不稳定现象，实际操作可以使用示波器或逻辑分析仪捕获波形，保证接收头收到的遥控数据是完整的。

一、接收头的滤波输出

hx1838 红外接收头自带了滤波的功能，本文使用的接收头中，当接收到38Khz的PWM 时，输出低电平，否则输出高电平：

由于接收头的滤波功能，所以程序只需要检测高低电平的时长既可。

二、NEC编码

本文使用的红外遥控器采用了NEC编码规则:

NEC 载波频率为 38Khz
- 引导码：9ms 高电平 + 4.5ms 低电平
- 1 码：0.56 ms 高电平 + 0.56 ms 低电平
- 0 码： 0.56ms 高电平 + 1.68 ms 低电平
- 结束码：0.56ms 高电平
数据帧格式：引导码 + 地址 + 地址反码 + 键值 + 键值反码 + 结束码
重复帧格式：9ms 高电平 + 2.25ms低电平 + 结束位 + 结束码
高位在前，即首先收到的是高位的数据

注：本文使用的接收头，电平极性与协议相反。所以，当捕获到一个 9ms 低电平 + 4.5ms 高电平时，即收到一个引导码。

三、时序图

这是逻辑分析仪捕获到当遥控上按键 [1] 被按下一次的时序：

根据 NEC 的编码格式，可以实际看出这一帧数据的含义：

由于红外接收头输出的极性相反，所以高电平宽的波形为1码，高电平窄的波形为0码。

四、解码

只需要获取每个波形高低电平时长，通过然后将对应的数据置1或清0，最后读取整个数据即可。本文将时序的解码分为三个部分：

时序捕获
这部分程序负责捕获高低电平的之间变化，并记录其持续的值记录到数组中，初始化时，将定时器通道配置为下降沿捕获，当捕获到一个下降沿，就将捕获极性改为上升沿，并记录此时时间，下一次捕获时，说明获得了一个低电平，将两次时间作差，既可以得到低电平的时间。
时序解码
这部分程序负责读取时序捕获的值，并根据时长判断码值，最后合并成数据，如读取数组第一个值和第二个值分为为 9ms 和 4.5 ms，那么将认为捕获到一个引导码，读取到一个0.56ms低电平和0.56ms高电平，则认为读取到一个 0 码。
执行程序
这部分根据解析到的键值执行相应的代码

五、STM32CubeMx 输入捕获配置

这里只列出关键配置，关于 Mx 配置定时器捕获原理及完整的示例，详见：Mx 配置定时器的输入捕获部分

本文将 TIM1 的 CH1 设置为输入捕获通道：
并打开了定时器溢出中断和捕获中断：

将定时器配置为72分频，即计数频率为 1M （TIM1 时钟源为 72M），可以捕获us级别的时间间隔。

六、程序

程序主要分为4个部分：

调试语句
波形捕获
波形解码
程序执行
使能捕获

空闲状态：本文使用变量sta_idle来标志空闲状态，空闲状态只能是没有数据正在捕获中。

1. 调试部分

当宏定义 RX_DBG_EN 为 1 时，RX_DGB 等效于 printf ，可以正常的打印数据，当 RX_DBG_EN 为0 时 RX_DGB 为空语句，程序不打印数据。

#define  RX_DBG_EN   0#if RX_DBG_EN
#define RX_DBG(format, ...) printf(format, ##__VA_ARGS__)
#else
#define RX_DBG(format, ...) ;
#endif

这样，可通过RX_DBG_EN 宏，来控制程序是否打印调试信息。
本文示例工程中，宏被关闭，如果需要查看调试信息，将值改为1即可。由于打印数据较多，有一定概率打印不完整，一般重复3-4次即可获取一次完整数据。打开调试宏请避免使用连按功能。

2. 波形捕获

本文设置了TIM1的CH1为捕获通道，波形的捕获需要2个回调函数：

void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
极性捕获函数用来捕获 IO 口的电平跳变，并记录当时计时的值
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
因为定时器溢出以后，计数会清0（本文配置决定），所以当捕获的电平在计数周期末时比如（9999），下一个电平来时候，可能捕获的值为550，所以计算时间差需要 550 + 10000（1次溢出）- 9999

2.1 捕获中断回调函数

rx_rcv_init() 是 HAL_TIM_IC_CaptureCallback() 子函数：

/* 电平捕获中断回调 */
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{static uint16_t tmp_cnt_l,tmp_cnt_h;if(TIM1 == htim->Instance){switch(cap_pol)                                                                                         //根据极性标志位判断捕获是低电平还是高电平{   /* 捕获到下降沿 */case 0:tmp_cnt_l = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim1,TIM_CHANNEL_1);                                    //记录当前时刻TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&htim1, TIM_CHANNEL_1);                                               //复位极性配置TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim1, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);                //改变极性cap_pol = 1;                                                                                    //极性标志位改为上升沿if(sta_idle)                                                                                    //如果当前为空闲状态，空闲捕获到的时序，为第一个下降沿{rx_rcv_init();break;                                                                                      //返回}rx_frame[cap_pulse_cnt] = tim_udt_cnt * 10000 + tmp_cnt_l - tmp_cnt_h;                          //与上次捕获的计时作差，记录值tim_udt_cnt = 0;                                                                                //溢出次数清0RX_DBG("(%2d)%4d us:H\r\n",cap_pulse_cnt,rx_frame[cap_pulse_cnt]);                              //DBG：打印捕获到的电平及其时长cap_pulse_cnt++;                                                                                //计数++break;/* 捕获到上升沿 */case 1:tmp_cnt_h = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim1,TIM_CHANNEL_1);TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&htim1, TIM_CHANNEL_1);               TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim1, TIM_CHANNEL_1, TIM_ICPOLARITY_FALLING);cap_pol = 0;   if(sta_idle){rx_rcv_init();break;}rx_frame[cap_pulse_cnt] = tim_udt_cnt * 10000 + tmp_cnt_h - tmp_cnt_l;tim_udt_cnt = 0;RX_DBG("(%2d)%4d us:L\r\n",cap_pulse_cnt,rx_frame[cap_pulse_cnt]);cap_pulse_cnt++;break;default:break;}}
}

第38行：这里需要判断一次，是否为第一个边缘，如果是就执行初始化相关内容，然后退出，第一个边缘是没有上一次边缘可以与之作差的，此后的每一个边缘触发，都是一个电平时长的捕获。

cap_pulse_cnt，是方波个数的统计，也用来做方波数组的下标值，因为他们存在一一对应的关系。

tim_udt_cnt在非空闲状态定时器溢出一次，将累加1，每一次捕获到电平，计算时长以后，都需要将变量清零。所以，当这个值在一定未被清零时候，说明一定时间没有数据产生，可借助它来判断MCU是否进入空闲状态。

2.2 定时器1 溢出回调函数

/* 溢出中断回调函数 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{   if(TIM1 == htim->Instance){if(sta_idle)                                          //空闲状态，不作任何处理{return;}tim_udt_cnt++;                                         //溢出一次if(tim_udt_cnt == 3)                                   //溢出3次{tim_udt_cnt = 0;                                   //溢出次数清零sta_idle    = 1;                                   //这是为空闲状态cap_frame   = 1;                                   //标记捕获到新的数据}}
}

当 tim_udt_cnt 变量累计到3时候，证明至少20ms，至多30ms未捕获到新的电平，固判断为空闲状态

3. 时序解码

波形捕获部分，已经将捕获到的电平宽度一一保存在数组rx_frame中，所以这部分程序需要分析数组的各个值。这部分需要一个数据结构：

#define  RX_SEQ_NUM  33struct {uint16_t  src_data[RX_SEQ_NUM*2];uint16_t  repet_cnt;union{uint32_t rev;struct{uint32_t key_val_n:8;uint32_t key_val  :8;uint32_t addr_n   :8;uint32_t addr     :8;}_rev;}data;
}rx;

RX_SEQ_NUM ：定义了波形（1高电平+1低电平的组合）的个数，此处不考虑结束码，所以是 33 个波形，
src_data ：用存储捕获到的值，由于一个波形有一个高电平和一个低电平，所以数组的长度需要 RX_SEQ_NUM * 2
data：是一个共同体，其中变量 rev 和结构体_rev 处于同一内存中，程序可以直接操作rev，达到改变结构体_rev 成员值的方法。

uint8_t appro(int num1,int num2)
{return (abs(num1-num2) < 300);
}uint8_t hx1838_data_decode(void)
{memcpy(rx.src_data,rx_frame,RX_SEQ_NUM*4);memset(rx_frame,0x00,RX_SEQ_NUM*4);   RX_DBG("========= rx.src[] =================\r\n");for(uint8_t i = 0;i<=(RX_SEQ_NUM*2);i++){RX_DBG("[%d]%d\r\n",i,rx.src_data[i]);}RX_DBG("========= rx.rec =================\r\n");if(appro(rx.src_data[0],9000) && appro(rx.src_data[1],4500))                 //#1. 检测前导码{uint8_t tmp_idx = 0;rx.repet_cnt  = 0;                                                       //新按键开始，按键重复个数清0for(uint8_t i = 2;i<(RX_SEQ_NUM*2);i++)                                  //#2. 检测数据{if(!appro(rx.src_data[i],560)){RX_DBG("%d,err:%d != 560\r\n",i,rx.src_data[i]);return 0;}i++;if(appro(rx.src_data[i],1680)){rx.data.rev |= (0x80000000 >> tmp_idx);                          //第 tmp_idx 为置1tmp_idx++;}else if(appro(rx.src_data[i],560)){rx.data.rev &= ~(0x80000000 >> tmp_idx);                         //第 tmp_idx 位清0tmp_idx++;}else{RX_DBG("%d,err:%d != 560||1680\r\n",i,rx.src_data[i+1]);return 0;}}}else if(appro(rx.src_data[0],9000) && appro(rx.src_data[1],2250) && appro(rx.src_data[2],560)){rx.repet_cnt++;return 2;}else{RX_DBG("前导码检测错误\r\n");return 0;}return 1;
}

第3,4行：拷贝捕获电平的数组到新数组中，并将捕获电平的数组清零，由于数组元素为2个字节所以长度需要 x2，即为波形个数的4倍。
注意到，由于捕获到的时序是有误差的，所以程序不能直接判断值是否相等，所以appro(int num1,int num2)用来判断两个值是否接近，只需要接近标准值即可，本文设置的范围为 ± 300 us。

程序首先是判断前2个值，若为 9500us 和 4500 us，就是前导码，可以进一步判断后续的值，若前3个值是 9500us + 2250us + 560us 那就是重复码，rx.repet_cnt ++累加1，若都不是，则数据出错。

4. 执行部分

当解码程序将捕获的电平解析以后，就可以根据键值来执行对应的程序了：

void hx1838_proc(uint8_t res)
{if(res == 0){printf("error \r\n");return;}if(res == 2){printf("repet(%d)\r\n",rx.repet_cnt);return;}      switch(rx.data._rev.key_val){case 162:printf("detected code [%s] \r\n","1");break;case 98:printf("detected code [%s] \r\n","2");break;case 226:printf("detected code [%s] \r\n","3");break;case 34:printf("detected code [%s] \r\n","4");break;case 2:printf("detected code [%s] \r\n","5");break;case 194:printf("detected code [%s] \r\n","6");break;case 224:printf("detected code [%s] \r\n","7");break;case 168:printf("detected code [%s] \r\n","8");break;case 144:printf("detected code [%s] \r\n","9");break;case 152:printf("detected code [%s] \r\n","0");break;case 104:printf("detected code [%s] \r\n","*");break;case 176:printf("detected code [%s] \r\n","#");break;case 24:printf("detected code [%s] \r\n","↑");break;case 16:printf("detected code [%s] \r\n","←");break;case 74:printf("detected code [%s] \r\n","↓");break;case 90:printf("detected code [%s] \r\n","→");break;case 56:printf("detected code [%s] \r\n","OK");break;default:printf("detected unknow code \r\n");break;}
}

程序直接判断了rx.data._rev.key_val的值，这是因为在对rev操作时，已经改变了它的值，这体现了共同体的便利性，否则需要程序进行拆解。这里执行程序比较简单，只是简单把值打印出来。其中，参数为解码函数的返回值，0表示数据错误，1表示新的按键值，2表示重复码。

5. 使能捕获

最后需要注意，HAL库默认是不开启捕获的，所以需要用户使能：

void hx1838_cap_start(void)
{HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1);HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim1,TIM_CHANNEL_1);
}

hx1838_cap_start()分别打开了溢出中断和捕获中断

6. 测试

void HX1838_demo(void)
{hx1838_cap_start();                          //使能捕获while(1)  { if(cap_frame)                            //如果捕获到新的数据{   hx1838_proc(hx1838_data_decode());   //处理解码后的数据cap_frame = 0;                       //标记未捕获到数据}};
}

上文代码写在新建立文件HX1838.c中，在main函数调用需要声明外部函数：

int main(void)
{...HAL_Init();
...while (1){... ...extern void HX1838_demo(void);HX1838_demo();}/* USER CODE END 3 */
}

本文使用ST-LINk的调试打印功能，运行程序后MDK的调试窗口中可以观察到数据情况：

七、附件

IR 接收示例工程
提取码：1234

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