3.1 红外解码编码模块

红外解码编码模块采用 MCU+ 红外发射头 + 红外接收头，引出 MCU 的串口连接其他需要红外控制的设备，可作为红外无线数据通信、数据传输等功能。具备 NEC 格式红外编码发射功能，可控制 99% 的 NEC 红外格式设备，如大部分电视机、机顶盒、DVD、电风扇等电器设备。

只需要利用到单片机的串口通信知识，通过串口发送指定的指令进行控制模块发射;通过串口接收方式进行红外解码操作，获取遥控编码信息。也可以使用 2 个模块实现无线操控。

3.1.1 模块来源

采购链接： 红外解码模块 编码模块 红外无线通信 NEC 码 接收发射 串口通信 资料下载链接： https://pan.baidu.com/s/1idRcrVCxQ5zWLh59EFpi9g 资料提取码：n8ud

**图 3.11-1 产品实物展示**

3.1.2 规格参数

工作电压：5V 供电电流：>100mA 发射距离：6-10 米（根据环境光线不同和收发情况有偏差） 接收距离：6-10 米（和发射设备的功率有关） 控制方式：串口 管脚数量：4 Pin（2.54mm 间距排针） 文件 3.1.2-1 产品规格书

3.1.3 移植过程

我们的目标是在梁山派 GD32F470 上能够实现红外信号接收与红外信号发射的功能。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现，再移植至我们的工程。

3.1.3.1 查看资料

发射和接收过程中指示灯会闪烁，否则常亮。

解码:解码时不需要发送任何指令，只需要拿起遥控对准模块的接收头按下，这时模块的串口就输出该红外编码。通过串口调试助手查看到解码的结果，结果输出为“用户码 1+ 用户码 2+ 命令码”三位。在做编码发送时也只需要发送这三位即可。

查看解码的结果方法

使用 USB 转 TTL 串口调试模块连接红外发射接收模块，打开电脑串口助手，进行调试。

图 USB 转 TTL 串口调试模块 **文件 串口调试助手下载**

将串口调试模块与红外发射接收模块进行连接。

######### 串口调试模块	######### 红外遥控模块	######### 连线说明图

| RXD | TXD | | | TXD | RXD | | | 5V | 5V | |

将串口调试助手连接电脑，按照如下配置打开串口调试软件。使用红外遥控器或者空调遥控器对着模块发送红外信号，就会看到红外发射接收模块解析遥控器信号后，返回的解码数据。图中显示的是美的空调遥控器的打开空调信号的解码数据：E0 FD FD。

通信方式

这个红外发射接收模块，通过特定的串口协议，实现的红外信号的接收和发送。需要注意的是本模块收发的串口指令格式都为 16 进制格式，即 A1 为 0XA1。

帧头为通信地址，A1 为默认地址，而默认地址是可以通过指令修改的，所以还有一个通用地址为 0XFA，当忘记了自己设置的地址，可以通过通用地址 0XFA 进行修改。

操作位用于表示当前指令用于实现什么功能，其定义的说明见下表。

操作位	F1	F2	F3
说明	发送红外信号状态	修改通信地址状态	修改串口波特率状态

当操作位为 F1 时，地址位 1 和地址位 2 加上键值，组成了红外数据的发射信号，例如有一个红外解码信号 E0 FD FD，我们想要将这个信号通过模块发送出去，将其带入到通信协议中，则为 FA F1 E0 FD FD 将以上数据发送到红外发射接收模块，那么红外模块会自动解析为红外信号，并通过红外发射头发射出去。
当操作位为 F2 时，地址位 1 表示需要修改的地址值，范围是 01-FF。地址位 2 和键值默认为 0。示例：修改串口通信地址为 0xA5** 发送 FA F2 A5 00 00 修改串口通信地址为 0x24 发送 FA F2 24 00 00**
当操作位为 F3 时，地址位 1 表示波特率的取值范围 01-04。01 表示 4800bps，02 表示 9600bps，03 表示 19200bps，04 表示 57600bps。地址位 2 和键值默认为 0。示例：修改波特率为 9600bps（对应序号 2）** 发送 FA F3 02 00 00 修改波特率为 57600bps（对应序号 4） 发送 FA F3 02 00 00 **

发送反馈

每一个指令发送完毕之后，都有对应的反馈信息。

反馈数据	说明
F1	发送成功
F2	串口地址修改成功
F3	波特率设置成功
无返回	指令接收错误或操作不成功

示例： 发送红外信号数据 FA F1 E0 FD FD 后，返回 F1 说明发送成功； 返回其他说明发送失败；

 发送修改波特率     **FA F3 02 00 00 后，返回  F3  说明修改成功； 返回其他说明修改失败；**

实现代码说明：

定义一个长度为 5 的 unsigned char 的数组：unsigned char send_data[5]={0}；将指令填充至数组里。

unsigned char send_data[5]={0}；
    send_data[0] = 0XF1;              //帧头
    send_data[1] = 0XF1;              //操作位
    send_data[2] = 0XE0;              //地址1
    send_data[3] = 0XFD;              //地址2
    send_data[4] = 0XFD;              //键值

将这个数组通过串口发送给模块。但是需要注意，因为是有反馈信息的，为了确定返回的数据是否正确，需要先清除之前接收的数据，不管之前有没有接收过数据都要清除。

infrared_receive_clear();//先清除接收的数据
    infrared_send_hex(send_data, 5);//发送数据

发送数据完毕后，等待串口接收到反馈的数据，并且设置好如果长时间接收不到，要结束接收，防止一直等待接收导致卡死。

time_out = 1000;//等待接收时间1000Ms
    //等待回应数据
    //infrared_recv_flag != 1说明串口没有接收到数据
    while( infrared_recv_flag != 1 && time_out > 0 )
    {
        time_out--;
        delay_1ms(1);
    }
    if( time_out > 0 )//没有超时
    {
        infrared_recv_flag = 0;//清除标志位
        //如果接收到发送成功的回应数据
        if( infrared_recv_buff[0] == 0XF1 ) return 1;
        else return 2;//接收的数据不对
    }
    return 0;//接收超时

3.1.3.2 引脚选择

想要使用串口，需要确定使用的引脚是否有串口外设功能。可以通过数据手册【GD32F450xx_Datasheet_Rev2.2.pdf】进行查看。文件下载见文件 3.1.3.2-1 数据手册（GD32F450 与 GD32F470 在功能与寄存器地址上没有区分）（梁山派开发板资料可在官网获取 www.lckfb.com）

**图 3.1.3.2-1 数据手册来源** **文件 3.1.3.2-1 数据手册**

在数据手册的第 28 页结尾，是关于 GD32F450Zx 系列芯片引脚的功能定义示意图。

图 2.7.3.2-2 引脚功能定义起始页

当前只有 AO 引脚需要使用到 ADC 接口，所以 DO 引脚可以使用开发板上其他的 GPIO。这里选择使用 PA2 和 PA3 的附加串口 1 功能。

**图 2.7.3.2-3 有串口功能的引脚**

######### 红外编解码模块	######### 立创·梁山派	######### 接线图

| RXD | PA2 | | | TXD | PA3 | | | 5V | 5V | | | **表 3.1.3.2 各引脚连接** | | |

3.1.3.3 移植至工程

移植步骤中的导入.c 和.h 文件与上一节相同，只是将.c 和.h 文件更改为 bsp_infrared.c 与 bsp_infrared.h。见 2.2.3.3 移植至工程。这里不再过多讲述。移植完成后面修改相关代码。

在文件 bsp_infrared.c 中，编写如下代码。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: bsp_infrared.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2023年04月04日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 注意事项:
*********************************************************************************/

#include "bsp_infrared.h"
#include "systick.h"

#define USART_RECEIVE_LENGTH 4095  //串口最大接收长度

unsigned char infrared_recv_buff[USART_RECEIVE_LENGTH];//串口接收缓存
uint16_t infrared_recv_length = 0;//串口接收长度
unsigned char infrared_recv_flag = 0;//串口接收完毕标志 1=接收完毕 0=未接收完毕

unsigned char device_addr       = 0XA1;//默认器件地址
unsigned char Infrared_emission = 0XF1;//红外发射状态
unsigned char modified_addr     = 0XF2;//修改设备地址
unsigned char modified_baud     = 0XF3;//修改波特率

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Infrared_GPIO_Init
 * 函 数 说 明：初始化万能红外引脚
 * 函 数 形 参：设置波特率
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：万能红外默认波特率为9600
******************************************************************/
void Infrared_GPIO_Init(uint32_t band_rate)
{
        /* 开启时钟 */
        rcu_periph_clock_enable(BSP_INFRARED_TX_RCU);   // 开启串口时钟
        rcu_periph_clock_enable(BSP_INFRARED_RX_RCU);   // 开启端口时钟
        rcu_periph_clock_enable(BSP_INFRARED_RCU);      // 开启端口时钟

        /* 配置GPIO复用功能 */
    gpio_af_set(BSP_INFRARED_TX_PORT,BSP_INFRARED_AF,BSP_INFRARED_TX_PIN);
        gpio_af_set(BSP_INFRARED_RX_PORT,BSP_INFRARED_AF,BSP_INFRARED_RX_PIN);

        /* 配置GPIO的模式 */
        /* 配置TX为复用模式 上拉模式 */
        gpio_mode_set(BSP_INFRARED_TX_PORT,GPIO_MODE_AF,GPIO_PUPD_PULLUP,BSP_INFRARED_TX_PIN);
        /* 配置RX为复用模式 上拉模式 */
        gpio_mode_set(BSP_INFRARED_RX_PORT, GPIO_MODE_AF,GPIO_PUPD_PULLUP,BSP_INFRARED_RX_PIN);

        /* 配置TX为推挽输出 50MHZ */
        gpio_output_options_set(BSP_INFRARED_TX_PORT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_OSPEED_50MHZ,BSP_INFRARED_TX_PIN);
        /* 配置RX为推挽输出 50MHZ */
        gpio_output_options_set(BSP_INFRARED_RX_PORT,GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, BSP_INFRARED_RX_PIN);

        /* 配置串口的参数 */
        usart_deinit(BSP_INFRARED);                                 // 复位串口
        usart_baudrate_set(BSP_INFRARED,band_rate);                 // 设置波特率
        usart_parity_config(BSP_INFRARED,USART_PM_NONE);            // 没有校验位
        usart_word_length_set(BSP_INFRARED,USART_WL_8BIT);          // 8位数据位
        usart_stop_bit_set(BSP_INFRARED,USART_STB_1BIT);                              // 1位停止位

  /* 使能串口 */
        usart_enable(BSP_INFRARED);                                 // 使能串口
        usart_transmit_config(BSP_INFRARED,USART_TRANSMIT_ENABLE);  // 使能串口发送
        usart_receive_config(BSP_INFRARED,USART_RECEIVE_ENABLE);    // 使能串口接收

        /* 中断配置 */
        nvic_irq_enable(BSP_INFRARED_IRQ, 2, 2);                                          // 配置中断优先级
        usart_interrupt_enable(BSP_INFRARED,USART_INT_RBNE);                 // 读数据缓冲区非空中断和溢出错误中断
        usart_interrupt_enable(BSP_INFRARED,USART_INT_IDLE);                 // 空闲检测中断
}

/************************************************
函数名称 ： infrared_send_byte
功    能 ： 串口发送一个字节
参    数 ： ucch：要发送的字节
返 回 值 ：
作    者 ： LC
*************************************************/
void infrared_send_byte(uint8_t ucch)
{
        usart_data_transmit(BSP_INFRARED,(uint8_t)ucch);                                                         // 发送数据
        while(RESET == usart_flag_get(BSP_INFRARED,USART_FLAG_TBE));  // 等待发送数据缓冲区标志置位
}

void infrared_send_hex(uint8_t *ch, int len)
{
   while(len--)
   {
            usart_data_transmit(BSP_INFRARED,*ch++);
        while(RESET == usart_flag_get(BSP_INFRARED,USART_FLAG_TBE));
   }
}
/************************************************
函数名称 ： infrared_receive_clear
功    能 ： 清除串口接收的全部数据
参    数 ： 无
返 回 值 ： 无
作    者 ： LC
*************************************************/
void  infrared_receive_clear(void)
{
    unsigned int i = 0;
    for( i = 0; i < USART_RECEIVE_LENGTH; i++ )
    {
        infrared_recv_buff[ i ] = 0;
    }
    infrared_recv_length = 0;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Infrared_emission_cmd
 * 函 数 说 明：控制模块发射红外命令
 * 函 数 形 参：Infrared_buff要发射的红外信号  len红外信号长度
 * 函 数 返 回：0：  超时未接收到发射成功数据
 *              1：  发射成功
 *              2：  接收的数据不是发射成功数据
 *              100：发射的数据不是3位

 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
char Infrared_emission_cmd(unsigned char* Infrared_buff, char len)
{
    unsigned char send_data[5] = {0};//必须赋初值
    unsigned int  time_out = 1000; //超时时间，单位MS

//    //如果要发送的数据长度不对
    if( (len < 3) || (len > 3) )
        return 100;

    send_data[0] = device_addr;         //设备地址
    send_data[1] = Infrared_emission;   //操作位
    send_data[2] = Infrared_buff[0];          //数据位1
    send_data[3] = Infrared_buff[1];          //数据位2
    send_data[4] = Infrared_buff[2];          //数据位3

    infrared_receive_clear();//先清除接收的数据
    infrared_send_hex(send_data, 5);//发送数据
    //等待回应数据
    while( infrared_recv_flag != 1 && time_out > 0 )
    {
        time_out--;
        delay_1ms(1);
    }
    if( time_out > 0 )//没有超时
    {
        infrared_recv_flag = 0;
        //如果接收到通信地址修改成功的回应数据
        if( infrared_recv_buff[0] == 0XF1 ) return 1;
        else return 2;
    }
    return 0;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：modified_addr_cmd
 * 函 数 说 明：修改串口地址命令
 * 函 数 形 参：addr_value 要修改的串口地址
 * 函 数 返 回：0：  超时未接收到修改成功数据
 *              1：  修改成功
 *              2：  接收的数据不是修改成功数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
char modified_addr_cmd(unsigned int addr_value)
{
    unsigned char send_data[5] = {0};//必须赋初值
    unsigned int  time_out = 1000; //超时时间，单位MS

    send_data[0] = device_addr;     //设备地址
    send_data[1] = modified_addr;   //操作位
    send_data[2] = addr_value;      //数据位

    infrared_receive_clear();//先清除接收的数据
    infrared_send_hex(send_data, 5);//发送数据
    //等待回应数据
    while( infrared_recv_flag != 1 && time_out > 0 )
    {
        time_out--;
        delay_1ms(1);
    }
    if( time_out > 0 )//没有超时
    {
        infrared_recv_flag = 0;
        //如果接收到通信地址修改成功的回应数据
        if( infrared_recv_buff[0] == 0XF2 ) return 1;
        else return 2;
    }
    return 0;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：modified_baud_cmd
 * 函 数 说 明：修改波特率命令
 * 函 数 形 参：baud_value 要修改的波特率，可以输入的值有：
 *              4800、9600、19200、57600
 * 函 数 返 回：0：  超时未接收到修改成功数据
 *              1：  修改成功
 *              2：  接收的数据不是修改成功数据
 * 作       者：LC
 * 备       注：
******************************************************************/
char modified_baud_cmd(unsigned int baud_value)
{
    unsigned char send_data[5] = {0};//必须赋初值
    unsigned int  time_out = 1000; //超时时间，单位MS

    send_data[0] = device_addr;     //设备地址
    send_data[1] = modified_baud;   //操作位

    switch(baud_value)//要修改的波特率值
    {
        case 4800:   send_data[2] = 0X01; break;
        case 9600:   send_data[2] = 0X02; break;
        case 19200:  send_data[2] = 0X03; break;
        case 57600:  send_data[2] = 0X04; break;
    }
    infrared_receive_clear();//先清除接收的数据
    infrared_send_hex(send_data, 5);//发送数据
    //等待回应数据
    while( infrared_recv_flag != 1 && time_out > 0 )
    {
        time_out--;
        delay_1ms(1);
    }
    if( time_out > 0 )//没有超时
    {
        infrared_recv_flag = 0;
        //如果接收到波特率设置成功的回应数据
        if( infrared_recv_buff[0] == 0XF3 ) return 1;
        else return 2;
    }
    return 0;
}

/************************************************
函数名称 ： BSP_INFRARED_IRQHandler
功    能 ： 串口1接收中断服务函数
参    数 ： 无
返 回 值 ： 无
作    者 ： LC
*************************************************/
void BSP_INFRARED_IRQHandler(void)
{
        if(usart_interrupt_flag_get(BSP_INFRARED,USART_INT_FLAG_RBNE) == SET)   // 接收缓冲区不为空
        {
                infrared_recv_buff[infrared_recv_length++] = usart_data_receive(BSP_INFRARED);      // 把接收到的数据放到缓冲区中
    }

        if(usart_interrupt_flag_get(BSP_INFRARED,USART_INT_FLAG_IDLE) == SET)   // 检测到帧中断
        {
                usart_data_receive(BSP_INFRARED);                                  // 必须要读，读出来的值不能要
                infrared_recv_buff[infrared_recv_length] = '\0';                                                // 数据接收完毕，数组结束标志
                infrared_recv_flag = 1;                                          // 接收完成
        }

}

在文件 bsp_infrared.h 中，编写如下代码。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: bsp_infrared.h
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2023年04月04日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 注意事项:
*********************************************************************************/

#ifndef _BSP_infrared_H_
#define _BSP_infrared_H_

#include "gd32f4xx.h"

#define BSP_INFRARED_TX_RCU  RCU_GPIOA   // 串口TX的端口时钟
#define BSP_INFRARED_RX_RCU  RCU_GPIOA   // 串口RX的端口时钟
#define BSP_INFRARED_RCU     RCU_USART1  // 串口1的时钟

#define BSP_INFRARED_TX_PORT GPIOA                 // 串口TX的端口
#define BSP_INFRARED_RX_PORT GPIOA                 // 串口RX的端口
#define BSP_INFRARED_AF          GPIO_AF_7   // 串口1的复用功能
#define BSP_INFRARED_TX_PIN  GPIO_PIN_2  // 串口TX的引脚
#define BSP_INFRARED_RX_PIN  GPIO_PIN_3  // 串口RX的引脚

#define BSP_INFRARED                          USART1                      // 串口1
#define BSP_INFRARED_IRQ              USART1_IRQn                 // 串口1中断
#define BSP_INFRARED_IRQHandler  USART1_IRQHandler        // 串口1中断服务函数

void Infrared_GPIO_Init(uint32_t band_rate);//初始化万能红外引脚
void  infrared_receive_clear(void);//清除
char Infrared_emission_cmd(unsigned char* Infrared_buff, char len);//红外发射命令
char modified_addr_cmd(unsigned int addr_value);//修改串口地址命令
char modified_baud_cmd(unsigned int baud_value);//修改波特率命令

#endif

3.1.4 移植验证

在自己工程中的 main 主函数中，编写如下。

/********************************************************************************
  * 文 件 名: main.c
  * 版 本 号: 初版
  * 修改作者: LC
  * 修改日期: 2023年04月06日
  * 功能介绍:
  ******************************************************************************
  * 注意事项:
*********************************************************************************/

#include "gd32f4xx.h"
#include "systick.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "stdio.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_infrared.h"

//自测的 打开美的空调 的红外信号
unsigned char Midea_Open[3] = {0XE0,0XFD,0XFD};

int main(void)
{
    nvic_priority_group_set(NVIC_PRIGROUP_PRE2_SUB2);  // 优先级分组
    systick_config();                //滴答定时器初始化 1ms

    usart_gpio_config(9600);
    printf("demo start\r\n");
    Infrared_GPIO_Init(9600);
    printf("\r\ndat = %d\r\n",Infrared_emission_cmd(Midea_Open,3) );
    while(1)
    {
        ;
    }
}

移植现象：使用两个红外发射接收模块，一个接入立创·梁山派负责发射，一个接入 USB 转 TTL 模块，查看发射数据是否正确。

移植成功示例，见文件 3.1.4-1 。

文件 3.1.4-1 移植成功示例