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简介：这是一份基于STM32的学习型红外遥控器完整工程源码包，适合嵌入式初学者、STM32开发者以及需要实现红外遥控学习与复制的项目人员。资源围绕STM32与C#上位机展开，涵盖红外信号采集、协议解码、编码存储与再次发射的完整链路，并配有上位机交互思路，帮助读者从硬件底层到上位机联调建立整体认识。压缩包共114个文件，包含大量H头文件与C源码、少量汇编与备份配置，以及Keil工程文件（uvproj/uvopt），源码以STM32标准外设库（定时器、ADC、USART、I2C、FSMC等）调用为主，整体约282KB，目录结构清晰，便于阅读与二次开发。目前已有192人学习下载。借助该工程，读者可以快速掌握NEC等红外协议的捕获与解析方法、定时器中断与状态机设计，以及通过串口与C#上位机通信的典型实现，也可基于现有代码直接移植到自己的遥控器项目中。

1. 学习型红外遥控器：不查表，直接“录波形”

家里的空调遥控器丢了，最省事的替代方案不是买原装，而是一个能“录”的遥控器。学习型红外遥控器做的事情很简单：把接收头看到的每个高低电平的持续时间按顺序记下来，发射时再用 38kHz 载波原样放出去。它不关心协议叫什么，NEC、RC5、Sony 还是某个国产风扇自定义的脉冲，只要载波落在接收头带宽内，都能兼容。对 stm32 来说，这套设计只需要一个定时器做微秒时间戳、一个定时器做载波输出，再加两个 GPIO，成本极低，却是典型的 stm32 项目：中断、定时器、Flash 写入和回环验证全都能碰到。新手可以照着一块 STM32F103C8T6 开发板复现；做了多年嵌入式的人，也能在时间戳精度、DMA 重放、Flash 磨损这类细节里找到值得抠的地方。

2. 硬件选型与定时器分配：接收头、38kHz 载波与 GPIO 规划

2.1 接收头与发射管的选型要点

红外接收头是一体化解调器件，内部集成 PIN 光电二极管和带通滤波器。常见型号包含 TSOP1838、VS1838B，中心频率 38kHz，供电范围 2.7V 到 5.5V，输出端空闲时被上拉到高电平，收到载波时输出低电平。另一个容易忽略的参数是带宽：TSOP 系列对中心频率有约 3kHz 的接收窗口，也就是说 36kHz 的 RC5 信号也能被 38kHz 接收头解调，增益会略微下降，但解码仍然可靠。做学习型遥控器时统一选 38kHz 接收头，因为市面上绝大多数遥控器都在 36~40kHz 范围内，这也是发射载波选 38kHz 的理由。

发射管建议选 IR333C 这类 5mm 红外 LED，峰值波长 940nm，与接收头的滤光片匹配。驱动电路不能由 GPIO 直接灌电流，常见做法是 NPN 三极管（9013 或 S8050）做开关，PWM 信号接到基极，集电极串联限流电阻连接发射管。假设供电 3.3V、发射管压降 1.2V、三极管饱和压降 0.2V，峰值电流按 50mA 计算，限流电阻取 (3.3 - 1.2 - 0.2) / 0.05 = 38Ω，实际取 33Ω 或 39Ω 都行。占空比保持 50% 时平均电流只有一半，发射管和电阻的功率都在安全范围内。

2.2 定时器与 GPIO 的分配方案

整个系统只需要两个定时器：一个产生微秒时间基准，一个产生 38kHz 载波 PWM。以 STM32F103C8T6 为例，APB1 定时器时钟是 72MHz，TIM2 用作 1µs 时基时设置预分频值 PSC=71；TIM3 生成载波时设置 PSC=1、ARR=946，输出频率约 38.0kHz。还有一个容易被忽略的点：如果使用 HAL 库且 CubeMX 默认把 APB1 分频为 2，定时器时钟依然是 72MHz，因为定时器时钟会先倍频到 PCLK1 的两倍。

GPIO 初始化代码在 HAL 库里就是常规几步，关键是 PA0 要配置为双边沿外部中断，且开启内部上拉。接收头输出本身有上拉，这里再开上拉是为了避免引线较长时悬空抖动。

GPIO_InitTypeDef gpio = {0}; __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); gpio.Pin = GPIO_PIN_0; /* PA0 接接收头输出 */ gpio.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING; /* 双边沿触发 */ gpio.Pull = GPIO_PULLUP; /* 防悬空抖动 */ HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio); HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 2, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn); gpio.Pin = GPIO_PIN_6; /* PA6 复用为 TIM3_CH1 */ gpio.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; gpio.Pull = GPIO_NOPULL; gpio.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &gpio);

这里有一个经常踩坑的地方：PA6 是 TIM3_CH1 的默认复用引脚，但如果是 PB0 或 PB1 的重映射版本，需要先调用__HAL_AFIO_REMAP_TIM3_ENABLE()并配置 AFIO 时钟。使用标准库新建工程时这个步骤容易漏，HAL 库则要求在HAL_GPIO_Init之前把引脚复用功能绑定到定时器上。建议在 CubeMX 里直接勾选 TIM3 的 Channel1 输出，让工具自动生成复用配置，人工改代码时再核对一遍。

2.3 电源与布局上的三个注意点

红外发射瞬间电流可能冲到 80mA 以上，如果开发板电源走线细，接收头的供电会被拉低，直接表现为解码错误率随发射距离增大而上升。3.3V 电源两端至少并一个 100µF 电解电容和一个 100nF 陶瓷电容，并且两者都尽量靠近发射驱动电路。接收头到 PA0 的连线越短越好，超过 10cm 时建议在接收头 VCC 和 GND 之间额外并一个 10µF 电容。学习型遥控器对布局的要求不高，但电源纹波会直接影响解码门限，这一步值得做扎实。

3. 红外解码：用 stm32 定时器记录每个电平的微秒宽度

3.1 为什么学习型解码要“电平时间”而不是“协议码”

普通红外遥控器驱动里查协议码表就能发信号，但学习型设备面对的是未知协议，没法预先知道位定义。不管 NEC 还是 RC5，底层都是载波调制过的脉冲序列，载波存在时接收头输出低电平，载波结束时输出高电平。解码要做的只是记录每一次跳变的时刻，相邻两次跳变的差值就是某一电平的持续时间，一帧信号最后变成一张“电平持续时间表”。这张表不再需要理解任何协议，发射时原样重放即可。

有一种说法是直接用 stm32 定时器捕获测频率就行，那其实是用来校准载波频率的，不是用来解帧的。PWM 输入捕获一次只能拿到一个周期的脉宽和周期值，红外帧包含几十个宽度不等的脉冲，频繁切换捕获通道会让逻辑变得很别扭。外部中断加时间戳的方法实现最简单，协议无关性最好，代价是每个边沿都要进一次中断，在 72MHz 的主频下完全可接受。

3.2 用 TIM2 搭建 1µs 时间基准

先把 TIM2 配成自由运行计数器，计数值每 1µs 加一。72MHz 定时器时钟下 PSC=71，即 72MHz / (71+1) = 1MHz。ARR 设为 0xFFFF，使计数器在 65535µs 后回绕，NEC 引导码约 9ms，最长的电平一般不超过 20ms，所以 16 位计数器够用。

htim2.Instance = TIM2; htim2.Init.Prescaler = 71; /* 72MHz / 72 = 1MHz */ htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim2.Init.Period = 0xFFFF; /* 65535us 溢出 */ htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; HAL_TIM_Base_Init(&htim2); HAL_TIM_Base_Start(&htim2);

配置完成后，__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2)读到的值就是当前时刻的微秒数。PSC 的值决定时间刻度，改成 9 就是 0.1µs 精度，但计数器溢出周期缩短到 6553.5µs，需要额外处理溢出中断；改成 719 就是 10µs 精度，解码短脉冲会丢细节。对红外信号来说 1µs 是精度和溢出周期的平衡点，不建议为了追求更高精度而牺牲简单性。

3.3 外部中断回调：保存边沿间隔和跳变后的电平

解码缓冲区用结构体数组保存电平时间，us是上一个跳变到当前跳变经过的微秒数，lvl是跳变之后引脚的电平状态。接收头空闲时输出高电平，收到载波时输出低电平，所以lvl=0代表这一段时间内有载波，发射时要让发射管导通。

#define BUF_MAX 256 #define IDLE_TIMEOUT_US 20000 /* 20ms 无跳变认为一帧结束 */ typedef struct { uint16_t us; /* 上一跳变到本次跳变的宽度 */ uint16_t lvl; /* 本段电平状态，0 表示载波脉冲 */ } ir_entry_t; ir_entry_t ir_buf[BUF_MAX]; volatile uint16_t frame_len = 0; static uint16_t last_edge_us = 0; void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) { if (GPIO_Pin != GPIO_PIN_0) return; uint16_t now = (uint16_t)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2); uint16_t duration = (uint16_t)(now - last_edge_us); last_edge_us = now; if (duration >= IDLE_TIMEOUT_US) frame_len = 0; /* 静默超时，开始新一帧 */ if (frame_len < BUF_MAX) { ir_buf[frame_len].us = duration; ir_buf[frame_len].lvl = (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET) ? 0 : 1; frame_len++; } }

这段代码里最关键的是now - last_edge_us的写法。两个uint16_t相减，即使定时器回绕，结果依然正确，因为模运算保证差值在 ±65535 之间都能还原。唯一的前提是单个电平持续不超过 65535µs，红外协议里不会出现这种情况。帧开始的判定用了静默超时法：任何一次电平持续时间达到 20ms，就认为一个学习帧结束，下一段数据是新的一帧。20ms 这个值大于所有常见遥控器的最长间隔，又远小于重复码之间 110ms 的静默，录空调长帧时也不会提前断帧。

3.4 抖动过滤和丢帧策略

红外遥控器在按键按下的瞬间会有机械抖动，接收头输出可能产生几个微秒的毛刺。处理办法是在回调里加一个最小脉宽过滤：duration < 80时直接忽略本条并覆盖上一条。因为常见的红外最短脉冲约为 562µs，80µs 的阈值不会伤害正常数据，却能滤掉绝大多数触点抖动。

if (duration < 80) { if (frame_len > 0) frame_len--; return; }

这里的原理是：一个 30µs 的毛刺会把原来的电平切成两段，丢弃毛刺的同时要把上一条记录也删掉，否则帧内会多出一个假边沿。更稳妥的方案是用 TIM 的输入捕获滤波，但外部中断没有硬件滤波，软件过滤反而是最可控的。另外，不要在 EXTI 回调里打印日志、操作 LCD 或者做 Flash 操作，这些都会让时间戳失真，解码得到的电平宽度整体偏大。printf 只用于调试且只打关键帧，量产时不打。

4. 红外发射：用 38kHz PWM 按时序表重放学习帧

4.1 载波 PWM 的生成与默认关闭

发射管不能直接按电平表拉高拉低，红外接收端只认载波调制信号，所以必须先产生 38kHz 的 PWM，再用电平表中的时间控制 PWM 的使能和关闭。TIM3 配置成 PWM1 模式，预分频值 1，重载值 946，实际载波频率约 38.0kHz。占空比选 50%，兼顾发射功率和管子的平均电流。

htim3.Instance = TIM3; htim3.Init.Prescaler = 1; /* 计数时钟 36MHz */ htim3.Init.Period = 946; /* 36MHz / 947 ≈ 38.0kHz */ htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; HAL_TIM_PWM_Init(&htim3); TIM_OC_InitTypeDef oc = {0}; oc.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; oc.Pulse = 473; /* 50% 占空比 */ oc.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH; HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &oc, TIM_CHANNEL_1); HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1); TIM_CCxChannelCmd(TIM3, TIM_CHANNEL_1, TIM_CCx_DISABLE); /* 默认不发射 */

Pulse=473是Period/2的取整值。载波频率允许有 ±2kHz 偏差，接收头带宽能覆盖，但不要随手把 ARR 设成整数 1000 之类的值，那样频率只有 36kHz，部分 40kHz 的 Sony 遥控器会解不出来。发射时要保持占空比稳定，所以只通过TIM_CCxChannelCmd使能或关闭 PWM 输出，不动态改 ARR。

4.2 发射循环：用同一个 TIM2 保证时间基准不回飘

发射时逐条读取ir_buf，如果lvl==0，说明这一段需要有载波，打开 PWM；lvl==1则关闭 PWM。每段持续us微秒后切到下一条。延时函数也基于 TIM2 实现，解码和发射共用同一时间基准，避免用HAL_Delay的毫秒级误差。

void delay_us(uint32_t us) { uint16_t start = (uint16_t)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2); while ((uint16_t)((uint16_t)__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2) - start) < us); } void ir_send_frame(const ir_entry_t *p, uint16_t n) { for (uint16_t i = 0; i < n; i++) { if (p[i].lvl == 0) TIM_CCxChannelCmd(TIM3, TIM_CHANNEL_1, TIM_CCx_ENABLE); else TIM_CCxChannelCmd(TIM3, TIM_CHANNEL_1, TIM_CCx_DISABLE); delay_us(p[i].us); } TIM_CCxChannelCmd(TIM3, TIM_CHANNEL_1, TIM_CCx_DISABLE); }

这段循环在执行时，每条命令本身要消耗 1~2µs，所以实际电平宽度会比表里的值大一点。常见做法是在延时里减掉固定补偿量CALIB_DELTA_US，初设 3µs，之后用回环验证校准。这个补偿量对整帧所有电平一起生效，因为不管是开 PWM 还是关 PWM，指令开销基本一致。如果发射后家电完全无反应，先查极性：本设计里接收头低电平代表有载波，所以lvl==0时使能 PWM；反过来，如果换了一种高电平有效的接收头型号，判断条件要取反，这是学习型遥控器最容易翻车的地方。

4.3 长帧和低占用场景下的 DMA 方案

上面的循环在发射期间一直占着 CPU，普通遥控器一帧只有几十毫秒，问题不大。但如果要支持空调的长帧，或者设备同时要响应串口和按键，可以用定时器输出比较加 DMA 的方式做无 CPU 干预发射。常见方案是把电平表转换成“定时器计数值数组”，每一条赋值给 TIM2 的比较寄存器，比较事件触发 DMA 去切换 PWM 通道的使能状态。底层原理不复杂，但 DMA 描述符要管理好，数组长度变化时容易踩内存越界。

用循环方式实现学习型遥控器已经足够稳定，因为红外接收端对脉宽有较大的容忍范围，NEC 协议允许 ±10% 的偏差，2µs 抖动对 562µs 的位脉冲没有影响。DMA 方案在需要连续发射多帧、或者发射期间想保持串口响应流畅时才值得引入。不管用哪种方式，载波 PWM 始终由 TIM3 硬件产生，切换的只是输出使能，这一点不要改成 GPIO 翻转来模拟载波，那样频率和占空比都会飘。

5. 帧存储与回环验证：把学习帧写进片上 Flash 并按误差校准

5.1 用片上 Flash 保存学习帧

STM32F103C8T6 的 Flash 共 64KB，最后 1KB 页地址是 0x0800FC00。学习帧由 256 条ir_entry_t组成，每条 4 字节，最多 1KB，正好占用一页。写入放在帧学习完成后的主循环里做，绝不能在 EXTI 回调里写 Flash，因为写期间 Flash 忙等待会让解码中断延迟上百微秒，直接破坏后续帧的时间戳。

#define IR_STORE_ADDR 0x0800FC00 void ir_flash_save(uint16_t cnt) { FLASH_EraseInitTypeDef f = {0}; uint32_t err = 0; HAL_FLASH_Unlock(); f.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES; f.PageAddress = IR_STORE_ADDR; f.NbPages = 1; HAL_FLASHEx_Erase(&f, &err); uint32_t dst = IR_STORE_ADDR; HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD, dst, 0xA55A); dst += 2; HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD, dst, cnt); dst += 2; for (uint16_t i = 0; i < cnt; i++) { HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD, dst, ir_buf[i].us); dst += 2; HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD, dst, ir_buf[i].lvl); dst += 2; } HAL_FLASH_Lock(); }

写入格式是帧头标记 0xA55A、边沿数、边沿数据依次存储。读取时先检查帧头，再根据边沿数加载数据，最后算一遍 CRC，防止 Flash 里残留的随机数据被当成有效遥控码。如果用的是 32KB Flash 的 STM32F103C6T6，最后 1KB 页地址是 0x08007C00，要根据芯片型号改宏定义。

5.2 回环验证：自己发自己收，用误差量化校准

把学习好的帧发射出去，在同一块板子上用接收头重新解码，得到一组新帧，对比新旧帧的边缘时间表。对比逻辑允许每条电平宽度有 ±50µs 的误差，边沿数量允许相差 2 条，因为首尾段可能因为静默判定被截掉。

int compare_frames(ir_entry_t *a, ir_entry_t *b, uint16_t na, uint16_t nb) { if (abs((int)na - (int)nb) > 2) return -1; uint16_t n = (na < nb) ? na : nb; for (uint16_t i = 0; i < n; i++) { if (a[i].lvl != b[i].lvl) return -2; int32_t d = (int32_t)a[i].us - b[i].us; if (d > 50 || d < -50) return -3; } return 0; }

比对失败时，优先看是不是固定偏差。把所有电平误差取平均，如果平均误差在 +3µs 左右，说明发射循环的指令开销没补够，调大CALIB_DELTA_US；如果误差随电平长度增加而变大，说明时间基准有问题，检查 TIM2 是否被其他外设重配置过。对比通过后，再拿真实的空调或电视遥控器做最终验证。

5.3 一个提升成功率的小技巧：裁剪首尾空闲段

学习帧的第一条记录往往是进入静默判定前那段 20ms 的空闲高电平，最后一条也可能是 20ms 的空闲段。发射端对前导静默和尾部静默并不敏感，但它们会把整帧时间拉长 40ms，连续发射时会产生明显的延迟感。发射前做一次扫描：跳过开头lvl != 0的记录，也跳过结尾lvl != 0的记录，只保留中间有载波的部分。这个裁剪不会影响帧内容，因为首尾空闲段本来就不携带信息。配合串口打印帧头、帧长和每条电平宽度，能在一分钟内判断录制是否正常；再用逻辑分析仪勾住 PA6 看波形里的载波是否连续，能确认 PWM 有没有被中断响应打断。校准系数的最终取值，以 10 次回环误差的均值为准，而不是拍脑袋定一个固定值。

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