利用MSP430FR4xx实现红外遥控

红外遥控采用红外(IR)光来传送信息。发射器MCU的调制信号控制IR LED发射红外光。调制能够帮助接收器把需要的信号与所有其他的红外噪声源区分开来。调制的实现过程是用带有有效信息的包络信号对载波信号(通常是一个具有较高频率的方波)进行调制。

接收器采用光电二极管把IR光转换为电流。通常使用跨阻抗放大器将电流转换为电压；在解调前，该电压将通过一个增益放大器和滤波器。载波信号在解调过程中去除。解调信号可直接连接至接收器的MCU用于解码。

红外遥控调制和编码理论

所有的新式红外遥控设计均采用数字调制。两个基本的数字调制技术是幅移键控(ASK)和频移键控(FSK)。ASK通过改变载波幅度来表示逻辑1和0，而FSK则采用两种不同的载波频率来表示这些逻辑电平。

ASK调制

ASK是最古老和最简单的技术之一，颇受很多消费电子公司的青睐。它凭借自身优良的性能(鲁棒性好且低功耗)、设计简单和低成本，成为了最流行的调制模式。

在发送器中，有效数据被调制成一组频率范围从30kHz至60kHz的载波脉冲。当没有信号传输时，则插入一个空号。

接 收器调谐至与发送器载波相同的频率，而所有其他的噪声则被接收器的带通滤波器所阻隔。许多制造商都提供了全集成的接收器模块， 此类模块可提供与接收器微控制器相对接的解调信号。典型的载波频率为30kHz、33kHz、36kHz、38kHz、40kHz或56kHz。

下文将说明ASK调制系统中所使用的几种主要的编码方法。

● 脉冲位置编码 脉冲位置编码是基本的ASK调制。每个位宽恒定。载波调制脉冲代表逻辑1，而空号则代表逻辑0。

● 脉冲距离编码 在脉冲距离编码中，每个位由一个载波调制脉冲和一个空号组成。空号宽度用来区分逻辑1和逻辑0。载波调制脉宽则是恒定的。

● 脉冲宽度编码 在脉冲宽度编码中，每个位由一个载波调制脉冲和一个空号组成。载波调制脉宽用来区分逻辑1和逻辑0，空号则是恒定的。

● 曼彻斯特编码 曼彻斯特编码也被称为双相位编码。每个位由一个载波调制脉冲和一个空号组成。载波调制脉冲和空号之间转换的极性规定了逻辑电平。例如，"调制脉冲至空号"表示逻辑1，而"空号至调制脉冲"则表示逻辑0。

FSK调制

FSK为逻辑1和逻辑0采用了两个不同的载波频率，而且在脉冲之间没有空号。这种解决方案采用两个频率，增加了解调的复杂性和成本，因此并未得到广泛使用。

MSP430FR4xx概述

MSP430FR4xx是超低功耗MSP430系列16位微控制器中的一员。它具有优化的外设资源和IR调制逻辑，从而非常适用于遥控应用。强大的LCD显示功能和丰富的电容式触摸I/O资源扩展了它在诸如血压计、水表及动态令牌(OTP)等其他领域中的使用。

MSP430FR4xx红外遥控实现

红外调制传统上主要是采用软件和有限的硬件资源来实现的(即用一个定时器来产生精确的时隙)。由于时隙很小，软件开销很大。MSP430FR4xx具有一些内部互联硬件资源(如定时器和SPI)，因而能够以较低的软件开销来实现IR调制。

MSP430FR4xx中的IR调制逻辑包含两个级联定时器和附加组合逻辑(见图1)。

图1：IR调制逻辑电路。

IR 调制逻辑可通过设定SYSCFG1寄存器中的IREN位来使能。该逻辑具有两个不同的PWM输入信号(源自TA0和TA1)，用以支持ASK或FSK调 制。在ASK调制中，来自TA0的第一个PWM用于载波生成，而来自TA1的第二个PWM或来自eUSCI_A的输出则可用于产生包络。在FSK调制中， 两个PWM信号分别代表两种不同的载波频率。SYSCFG1寄存器中的IRMSEL位规定了调制模式。在输出至外部引脚之前，可通过设定SYSCFG1寄 存器中的IRPSEL位来使调制信号的极性反转，从而适应不同的外部驱动电路。

包络波形生成可利用硬件或软件来实现。在硬件 模式中，包络信号来自TA1(仅可用于ASK)或eUSCI_A。当来自于后者时，其工作于SPI模式，8位数据自动地串行发送。在软件模式 中，SYSCFG1寄存器中的IRDATA位负责控制是发送逻辑0还是逻辑1。SYSCFG1寄存器中的IRDSEL位则用来选择是使用硬件模式还是软件 模式。

调制方案

● ASK调制 IRMSEL 位缺省为ASK调制。对AND门的两个输入进行调制，驱动外部LED：一个是来自TA0的载波信号，另一个是来自TA1、eUSCI_A或IRDATA位 的包络时序信号。若是来自IRDATA位，则需要采用另一个独立的计数器(TA1、RTC或WDT)对这个位进行周期性的更新。

● FSK调制 若IRMSEL 位被置位， 则启用FSK 模式。TA0 和TA1分别生成两个单独的载波频率。包络波形可由eUSCI_A或IRDATA位生成；若由IRDATA位生成，则需要用另一个独立的计数器(RTC或WDT)对此位进行周期性的更新。