基于FPGA的红外遥控信号接收模块的设计

　　红外遥控技术已经在日常家用电器中得到了广泛应用，其使用方便、功耗低、抗干扰能力强的优点也越来越在智能仪器系统中受到重视。市场上的各种家电红外遥控系统技术成熟、成本低廉，但都是针对各自的遥控对象(彩电、冰箱、空调等)，不能直接用于智能仪器。本文探讨了如何借鉴家电红外遥控系统的原理，自行设计解码电路，使智能仪器具有遥控功能。该模块是建立在遥控器内部使用的芯片为HS622 1的基础上的。红外接收头型号为IRM3638，输出为IR管脚。而该模块则是对IR的输出信号进行译码处理，并从中提取红外发射包中的有效数据，然后并行输出8位数据以及8位遥控器用户码(地址码)供别的模块调用。

　　1 红外接收控制模块设计原理

　　遥控器发射的信号由一串0和1的二进制代码组成。不同的芯片对0和1的编码有所不同，通常有曼彻斯特编码和脉冲宽度编码。HS6221的0和1采用PWM方法编码，即脉冲宽度调制，0码由0.56ms低电平和0.565ms高电平组合而成，脉冲宽度为1.125ms。1码由0.56ms低电平和1.69ms高电平组合而成，脉冲宽度为2.25ms。在编写解码程序时，通过判断脉冲的宽度，即可得到0或1。HS6221以及同类的芯片的数据格式包括引导码(起始码)，用户码(地址码)，用户反码(地址反码)，数据码，数据反码，编码总共32位，数据反码是数据码取反后的编码，用户反码原理一样，可以用来对数据的纠错。具体格式见图1。

　　当按下遥控器的按键时。遥控器将发出如图1的一串二进制代码，称它为一帧数据。根据各部分的功能，可将它们分为5部分，分别为引导码、用户码、用户反码、数据码、数据反码。遥控器发射代码时，均是低位在前，高位在后。红外接收头会将高低电平变反，所以实际从IR端出来的电平是上述格式图中的波形取反，即停止状态时IR为高电平，然后接收到9ms左右的低电平后进入准备状态。由图中分析可以得到，引导码高电平为9ms，低电平为4.5ms，当接收到此码时，表示一帧数据的开始，FPGA可以准备接收下面的数据。用户码(地址码)由8位二进制组成，共256种，图中用户反码(地址反码)主要是加强遥控器的可靠性，不同的设备可以拥有不同的用户码(地址码)。因此，同种编码的遥控器只要设置用户码(地址码)不同，也不会相互干扰。在同一个遥控器中，所有按键发出的地址码都是相同的。数据码为8位，可编码256种状态，代表实际所按下的键。数据反码是数据码的各位求反，通过比较数据码与数据反码，可判断接收到的数据是否正确。如果数据码与数据反码之间的关系不满足相反的关系，则本次遥控接收有误，数据应丢弃。在同一个遥控器上，所有按键的数据码均不相同。