基于STM32F103CBT6的红外模块

author：DrSabi

date：2026/05/17

version：1.0

所有加粗均为本人踩坑总结，望后人哀之且鉴之

协议设计：

Figure 0 红外通信协议设计

当接收到1120us的高电平即为逻辑‘0’，接收到3360us的高电平即为逻辑‘1’

硬件：

Figure 1 红外发射模块的schematic

发射部分使用一个IO口驱动一颗MOS控制二极管开关 图中二极管画反是因为嘉立创的封装反，绘图时务必注意采购的红外二极管散热焊盘为负极，而嘉立创封装为正极 二极管的参数十分模糊，官方手册几乎为零，测试参数大致为：

• 工作电流If=1A时压降为Vf=1.5V
• 工作电流If=0.5A时压降Vf=1.4V 此处R6为功率电阻，工作占空比一般≤50%，功率至少3W，实践中可以考虑用焊接并联的形式提升电阻耐流能力，同时加强散热设计。实测在使用铜散热片时连续发送1min后温度会升至80℃，因此软件上需要做到不长时间连续发送。

Figure 2 红外接收模块的schematic

接收部分使用红外接收管(非成品)，接收管到红外信号时会逐渐导通，通过三极管的放大从而实现电平变化输入IO口。 采购时务必注意接收管的频率要和发射管一致

软件：

• 打开/User/IR.c&IR.h

IR.h文件：

宏定义部分定义了GPIO口和引脚，以及：

  #define low  0
  #define high 1

  #define ir_period_one     12
  #define ir_period_zero    4
  #define ir_period_done    4
  /****************************
  以上是在.c文件会用到的妙妙工具
  ****************************/
  #define ir_data_len 20//数据包长度

定义一个结构体存放红外的数据、状态、指针等信息：

  typedef struct{
     uint8_t data_tx[ir_data_len];//存放发送数据
     uint8_t data_rx[ir_data_len];//存放接收数据
     uint8_t ptr_tx;//发送数据指针
     uint8_t ptr_rx;//接收数据指针
     uint8_t cnt_tx;//发送数据计数
     uint8_t cnt_rx;//接收数据计数
     uint8_t flag_tx;//发送状态机
     uint8_t flag_rx;//接收状态机
  }ir_data_t;

对于状态机的状态，我们进行如下定义，未进行-0，进行中-1，完成-2：

  typedef enum{
     IR_rx_sleep = 0,
     IR_rx_receiving = 1,
     IR_rx_done = 2
  }ir_rx_state_t;

  typedef enum{
     IR_tx_sleep = 0,
     IR_tx_transmiting = 1,
     IR_tx_done = 2
  }ir_tx_state_t;

.c文件：

进行基础的include，定义一个static的全局变量存放红外数据：

  static ir_data_t ir_data;

初始化函数，该置零的置零：

  void IR_init(void)
  {
     ir_data.cnt_tx = 0;
     ir_data.cnt_rx = 0;
     ir_data.ptr_tx = 0;
     ir_data.ptr_rx = 0;
     ir_data.flag_tx = IR_tx_sleep;
     ir_data.flag_rx = IR_rx_sleep;
     memset(ir_data.data_tx, 0, ir_data_len);
     memset(ir_data.data_rx, 0, ir_data_len);
  }

重置函数，当ir_data结构体中数据不合法时重新初始化

  void IR_rst(void){
     if(ir_data.cnt_rx>=20||ir_data.cnt_tx>=20){
        IR_init();
     }
  }

数据更新函数，将给定数据更新到结构体中然后将发送状态机置为进行中 不调用此函数会使flag_tx标志位保持0或2，从而不进行发送，代码中将此函数放在了时钟中断回调函数中，发送完就调用此函数进行数据更新，实现连续发送

  void IR_update(uint8_t* data){
     memcpy(ir_data.data_tx, data, ir_data_len);
     ir_data.flag_tx = IR_tx_transmiting;
  }

发送函数，其中cnt_tx会在时钟中断回调函数中进行 ++ 操作：

Figure 3 红外发送逻辑

  void IR_send(void){
     if(ir_data.flag_tx==IR_tx_transmiting){
        if(ir_data.data_tx[ir_data.ptr_tx/8] & (1 << (ir_data.ptr_tx%8))){//send "1"
              if(ir_data.cnt_tx<ir_period_one){
                 HAL_GPIO_WritePin(ir_output_port, ir_output_pin, GPIO_PIN_SET);
                          HAL_GPIO_WritePin(ir_output_flag_port, ir_output_flag_pin, GPIO_PIN_SET);
              }
              else if(ir_data.cnt_tx<ir_period_one+ir_period_done){
                 HAL_GPIO_WritePin(ir_output_port, ir_output_pin, GPIO_PIN_RESET);
                          HAL_GPIO_WritePin(ir_output_flag_port, ir_output_flag_pin, GPIO_PIN_RESET);
              }
              else{
                 ir_data.cnt_tx=0;
                 if(ir_data.ptr_tx<8*ir_data_len){  
                    ir_data.ptr_tx++;
                    IR_send();
                 }
                 else{   
                    ir_data.ptr_tx=0;
                    ir_data.flag_tx=IR_tx_done;
                 }
              }
        }
        else{//send "0"
              if(ir_data.cnt_tx<ir_period_zero){
                 HAL_GPIO_WritePin(ir_output_port, ir_output_pin, GPIO_PIN_SET);
                          HAL_GPIO_WritePin(ir_output_flag_port, ir_output_flag_pin, GPIO_PIN_SET);
              }
              else if(ir_data.cnt_tx<ir_period_zero+ir_period_done){
                 HAL_GPIO_WritePin(ir_output_port, ir_output_pin, GPIO_PIN_RESET);
                          HAL_GPIO_WritePin(ir_output_flag_port, ir_output_flag_pin, GPIO_PIN_RESET);
              }
              else{
                 ir_data.cnt_tx=0;
                 if(ir_data.ptr_tx<8*ir_data_len){  
                    ir_data.ptr_tx++;
                    IR_send();
                 }
                 else{   
                    ir_data.ptr_tx=0;
                    ir_data.flag_tx=IR_tx_done;
                 }
              }
        }
              ir_data.cnt_tx++;
     }
  }

main.c文件：

Figure 4 红外接收逻辑

接收到高电平开始cnt_rx计时，低电平结束计时，然后将cnt_rx和ir_period_one/zero±1进行比较，符合则写入0/1，不符合就丢弃该bit，不论符合与否均进入下一位，直到接收完成或数据不合法重置

  void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {
     if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_1) {
        if(HAL_GPIO_ReadPin(ir_input_port, ir_input_pin) == GPIO_PIN_RESET){
                    HAL_GPIO_WritePin(ir_input_flag_port,ir_input_flag_pin,1);//指示灯
              if(ir_data.cnt_rx >= ir_period_one-1 & ir_data.cnt_rx <= ir_period_one+1){
                 ir_data.data_rx[ir_data.ptr_rx/8] |= (1 << (ir_data.ptr_rx%8));
              }
              else if(ir_data.cnt_rx >= ir_period_zero-1 & ir_data.cnt_rx <= ir_period_zero+1){
                 ir_data.data_rx[ir_data.ptr_rx/8] &= ~(1 << (ir_data.ptr_rx%8));
              }
              if(ir_data.ptr_rx<8*ir_data_len){  
                 ir_data.ptr_rx++;
              }
              else{   
                 ir_data.ptr_rx=0;
              }
              ir_data.flag_rx=IR_rx_done;
        }
        else{//(HAL_GPIO_ReadPin(ir_input_port, ir_input_pin) == GPIO_PIN_SET)
                    HAL_GPIO_WritePin(ir_input_flag_port,ir_input_flag_pin,0);
              ir_data.flag_rx=IR_rx_receiving;
        }
        ir_data.cnt_rx=0;
     }
  }

改进空间

1. 我希望在开始发送前添加一个引导信号，一个20拍的拉高、4拍拉低表示一个包开始传输，放置两个连续的数据传输发生粘连，在发送和接收逻辑、标志中添加一些内容以实现。
2. 两块板都烧录该程序能实现互发数据，我在IR.h中塞了个try[20]数组赋值给data_tx，使其不断发送try这个包，我希望添加包校验机制，添加一个50HZ定时器，检测：若data_rx!=try让这个灯进行2Hz闪烁，闪烁的实现方式自行决定。

这个灯在哪：

  #define ir_power_port GPIOB
  #define ir_power_pin 	GPIO_PIN_10