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简介：这份资源面向嵌入式开发初学者与智能家居DIY爱好者，提供基于STM32微控制器驱动红外模块控制格力空调的完整工程实践。内容围绕STM32的GPIO推挽输出、定时器PWM波形生成、NEC红外编码与解码、格力空调协议适配等核心知识点展开，帮助读者理解从红外信号发射到空调响应的完整链路，并掌握Keil环境下的固件开发与示波器调试方法。压缩包共226个文件，约8.35MB，以c源码、h头文件、o目标文件、crf交叉引用文件及d依赖文件为主，另含uvprojx工程文件、sct分散加载脚本、hex烧录文件与map映射文件，构成可直接编译的完整工程目录。目前已有889人学习下载。读者可借此获得一套可复用的红外控制代码框架、定时器与GPIO配置范例，以及协议适配与信号调试的排错思路，对理解嵌入式无线通信与物联网项目具有实际参考价值。

1. 从遥控器堆里抢回控制权：这套STM32红外方案到底解决什么问题

家里空调遥控器又找不到了，或者电池漏液腐蚀了触点，这种场景几乎每个人都遇到过。更麻烦的是，在实验室、办公室这类需要统一管理多台空调的环境里，靠人工逐个去按遥控器，效率低还容易漏关。这套基于STM32和红外模块控制格力空调的方案，核心目标就是用一个几十块钱的单片机系统，替代原装遥控器，把空调的开关、温度、模式、风速全部接管过来。它适合正在做嵌入式课程设计的学生，也适合想给老旧空调加装智能控制但不想换整机的从业者。整个方案不依赖空调原厂协议文档，而是通过红外接收头抓取遥控器原始波形，再用发射管复现，属于典型的“学习型红外控制”思路。硬件上只需要一块STM32最小系统板、一个红外接收模块、一个红外发射模块和几根杜邦线，软件上则要解决载波频率匹配、时序还原和按键编码解析三个核心问题。下面从需求边界开始，把总体设计、模块实现、避坑要点和验收方法一层层拆开。

2. 需求拆解与技术选型：为什么是STM32加红外收发

2.1 功能需求与非功能需求

先明确这套系统要做什么。功能层面，它需要完成四件事：第一，学习并存储格力空调遥控器发出的红外编码；第二，通过按键或串口指令触发对应功能；第三，驱动红外发射管还原原始波形；第四，具备状态指示，让操作者知道当前是学习模式还是发射模式。非功能需求往往被忽略，但实际做的时候很关键：红外载波频率必须稳定在38kHz附近，误差超过2kHz就可能出现空调无响应；时序精度要控制在微秒级，因为格力遥控器的引导码、数据码和结束码之间的间隔直接决定解码成败；系统要能脱离电脑独立运行，否则每次上电都要重新学习就失去了实用价值。

通常的做法是，把学习到的编码存入STM32内部Flash的指定页，掉电不丢失。格力遥控器单次按键的编码长度一般在100到200个脉冲之间，每个脉冲的高低电平持续时间用定时器捕获，存储时只存时间值，不存原始电平，这样能省一半空间。以STM32F103C8T6为例，64KB Flash划出最后1KB专门存红外码，足够存十几组按键。

2.2 主控与红外器件的选型依据

主控选STM32F103系列，原因很直接：它有两个高级定时器，可以同时做输入捕获和PWM输出，而且主频72MHz，定时器分辨率足够做到1微秒。红外接收头选一体化接收头，比如常见的1838B，它内部已经完成了38kHz载波解调，输出的是干净的高低电平序列，直接接STM32的定时器捕获引脚就行。红外发射部分有两种方案：一种是直接用红外LED加三极管驱动，由STM32的定时器输出38kHz PWM波；另一种是用现成的红外发射模块，内部集成了载波发生电路，STM32只需要给高低电平。前者成本更低但占用一个定时器通道，后者接线简单但灵活性差。我一般会选前者，因为可以精确控制载波占空比，格力空调对载波占空比有一定容忍范围，但30%到50%之间最稳。

注意：红外接收头和发射管不能接在同一个定时器上，否则捕获和PWM输出会互相干扰。通常用TIM2做输入捕获，TIM3做PWM输出。

2.3 格力红外协议的关键特征

格力空调的红外协议属于私有格式，没有公开的官方文档，但通过逻辑分析仪抓取波形可以总结出规律。一次完整的按键编码由引导码、数据码和结束码组成。引导码通常是9ms低电平加4.5ms高电平，数据码是若干组“0.56ms低电平加不同时长高电平”的组合，高电平0.56ms代表逻辑0，高电平1.69ms代表逻辑1，结束码是一个短脉冲。数据码长度根据按键不同有差异，开关机键通常最短，温度调节键稍长。关键点在于，格力遥控器每次按键会发送完整的一帧，帧与帧之间间隔约40ms，如果空调没收到，遥控器不会自动重发，所以发射时必须保证一次成功。

3. 总体架构设计：三个模块与两条数据流

3.1 硬件连接与信号流向

整个系统分成三个硬件模块：STM32最小系统板、红外接收模块、红外发射模块。接收模块的输出脚接STM32的PA0，对应TIM2的通道1，配置为输入捕获模式，上升沿和下降沿都触发。发射模块的信号输入脚接STM32的PB1，对应TIM3的通道4，配置为PWM输出模式，频率设为38kHz，占空比50%。另外接两个按键，一个用于切换学习模式和发射模式，另一个用于选择要发射的按键编号。状态指示用一个LED，学习模式慢闪，发射模式快闪。

数据流有两条：学习时，红外接收头把解调后的电平信号送入TIM2，TIM2捕获每次跳变的时间戳，存入数组，学习结束后把数组写入Flash。发射时，从Flash读出时间数组，根据每个时间值控制TIM3的PWM输出使能或关闭，还原出原始波形。这里有个细节：TIM2捕获到的是解调后的信号，已经去掉了38kHz载波，所以发射时需要用TIM3把载波加回去，否则空调收不到。

3.2 软件分层与状态机设计

软件上分三层：底层驱动层负责定时器捕获、PWM输出、Flash读写和按键扫描；中间逻辑层负责编码解析、存储管理和发射时序控制；应用层就是主循环里的状态机。状态机有三个状态：空闲态、学习态、发射态。空闲态下LED慢闪，等待按键；按下学习键进入学习态，LED常亮，等待红外接收头捕获到完整帧后自动存Flash并返回空闲态；按下发射键进入发射态，根据当前选择的按键编号从Flash读数据并发射，发射完成后返回空闲态。

状态机的好处是逻辑清晰，不会出现学习到一半去发射的混乱情况。实际写代码时，学习态里要加一个超时机制，比如5秒内没收到完整帧就自动退出，避免卡死。发射态里要关掉接收中断，防止自己发的红外被自己收到造成误触发。

3.3 存储结构与数据格式定义

Flash里存的数据格式直接决定读写效率和可靠性。我一般会定义一个结构体，包含帧长度和脉冲时间数组。帧长度用两个字节表示，脉冲时间数组每个元素用两个字节，单位是微秒。一组按键编码大概100到200个脉冲，占200到400字节。Flash的一页是1KB，所以一页可以存两组按键。存储时按页擦除，写入前先判断目标地址是否为空，不为空则先擦除整页再写。

// 红外编码存储结构体定义 typedef struct { uint16_t frame_len; // 脉冲个数 uint16_t pulse_times[200]; // 每个脉冲的高/低电平持续时间，单位us } IR_Code_t; // Flash写入示例（STM32F103） void IR_SaveToFlash(uint8_t key_index, IR_Code_t *code) { uint32_t addr = FLASH_IR_BASE + key_index * sizeof(IR_Code_t); FLASH_Unlock(); FLASH_ErasePage(addr & 0xFFFFF800); // 按页擦除 uint16_t *p = (uint16_t *)code; for (int i = 0; i < sizeof(IR_Code_t) / 2; i++) { FLASH_ProgramHalfWord(addr + i * 2, p[i]); } FLASH_Lock(); }

这段代码里，FLASH_IR_BASE是自定义的Flash起始地址，通常选最后几页。FLASH_ErasePage的参数要按页对齐，所以用& 0xFFFFF800做掩码。写入时按半字编程，因为STM32F1的Flash编程粒度是16位。注意擦除和写入之间不能有中断打断，否则可能写入失败，所以操作前最好关总中断。

4. 模块实现：从捕获波形到还原发射

4.1 输入捕获配置与时间戳记录

TIM2的输入捕获配置是学习功能的核心。把PA0配置为浮空输入，TIM2的通道1设为上升沿和下降沿都捕获，预分频器设为71，这样定时器时钟是1MHz，计数周期1微秒。每次捕获中断里读取CCR1的值，与上一次的值相减得到时间间隔，存入数组。数组存满或者检测到超时（比如超过20ms没有新跳变）就认为一帧结束。

// TIM2输入捕获中断处理 void TIM2_IRQHandler(void) { if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC1) != RESET) { static uint16_t last_capture = 0; uint16_t current = TIM_GetCapture1(TIM2); uint16_t duration = current - last_capture; // 计算时间差 last_capture = current; if (ir_state == IR_LEARNING && ir_index < 200) { ir_code.pulse_times[ir_index++] = duration; ir_timeout = 0; // 喂狗，表示还在接收 } TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC1); } }

这里用current - last_capture而不是直接读CCR，是因为定时器会溢出，减法能自动处理溢出情况。ir_timeout是一个软件计数器，在主循环里递增，超过阈值就认为一帧结束。注意数组边界检查，防止溢出。

4.2 PWM载波生成与发射时序控制

发射时，TIM3输出38kHz PWM波，但并不是一直输出，而是根据存储的时间数组来开关PWM。具体做法是：先把TIM3的PWM输出关闭，然后遍历时间数组，如果是低电平时间段，就关闭PWM输出（输出低电平）；如果是高电平时间段，就使能PWM输出（输出38kHz载波）。每个时间段用一个定时器延时，延时时间就是数组里的值。

// 红外发射函数 void IR_Transmit(IR_Code_t *code) { for (int i = 0; i < code->frame_len; i++) { if (i % 2 == 0) { // 偶数索引对应低电平，关闭PWM TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3, DISABLE); GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_1); } else { // 奇数索引对应高电平，开启PWM TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3, ENABLE); } delay_us(code->pulse_times[i]); } TIM_CtrlPWMOutputs(TIM3, DISABLE); // 发射结束关闭PWM }

delay_us需要自己实现，可以用SysTick或者DWT。注意延时精度直接影响发射成功率，微秒级延时不能用普通循环，要用硬件定时器。另外，发射过程中要关掉接收中断，否则自己发的红外会被接收头收到，干扰状态机。

4.3 按键编码解析与存储管理

学习到的原始时间数组不能直接存，因为里面可能包含噪声或者不完整的帧。通常的做法是加一个校验：一帧的脉冲数在80到200之间，引导码的低电平时间在8.5ms到9.5ms之间，高电平在4.0ms到5.0ms之间。满足这些条件才认为是有效帧，否则丢弃。存储时按按键编号索引，比如0号存开关机，1号存温度加，2号存温度减，依次类推。读取时根据当前选择的编号从Flash对应地址读。

提示：格力遥控器不同按键的编码长度不同，但引导码和结束码格式一致。学习时最好把常用按键都学一遍，每个按键单独存一组，不要试图用一个编码覆盖所有功能。

5. 避坑与常见问题排查

5.1 空调没反应，但示波器能看到波形

现象：用示波器测红外发射管两端，能看到38kHz载波和包络，但空调就是没反应。原因通常是载波频率偏了或者占空比不对。格力空调对载波频率的容忍范围大概是37kHz到39kHz，超出这个范围就可能不响应。占空比一般要求在1/3左右，如果设成50%也可能出问题。解决方法是把TIM3的PWM频率重新计算，确保ARR和PSC的组合精确输出38kHz，占空比设为33%。另外检查发射管的驱动电流，太小会导致发射距离不够，一般要保证峰值电流在100mA以上。

5.2 学习到的编码发射后空调乱动

现象：学习了一个按键，发射后空调执行了别的功能，或者温度乱跳。原因通常是捕获到了不完整的帧，或者把遥控器连发的两帧当成一帧存了。格力遥控器按键后会连续发两帧相同编码，间隔约40ms。如果学习时没有在帧结束后及时停止捕获，就会把两帧拼在一起。解决方法是在捕获中断里加超时判断，超过20ms没有新跳变就强制结束当前帧，并且只保留第一帧的数据。另外，学习时遥控器要对准接收头，距离控制在5到10厘米，太远信号弱容易丢脉冲。

5.3 Flash写入后读出来全是0xFF

现象：学习完断电重启，发射没反应，读Flash发现数据全是0xFF。原因是Flash擦除后没有正确写入，或者写入地址计算错了。STM32F1的Flash编程必须先擦除再写入，而且擦除是按页的，如果目标地址所在页有其他数据，会被一起擦掉。解决方法是把红外码存在Flash最后一页，并且写入前先判断该页是否为空，不为空则先读出原有数据，擦除后再把新数据和旧数据一起写回。另外注意FLASH_ProgramHalfWord的地址必须是偶数。

5.4 发射距离短，必须对准才能控制

现象：红外发射管离空调两三米就失灵，必须正对着才行。原因是发射管的驱动电流不够，或者载波占空比太低导致峰值功率不足。红外LED的瞬时电流可以到几百毫安，但平均电流不能超。通常用三极管驱动，基极电阻选1kΩ左右，集电极接红外LED和限流电阻。限流电阻根据供电电压算，比如5V供电，红外LED压降1.2V，想要100mA电流，电阻选(5-1.2)/0.1=38Ω，实际用33Ω或47Ω都可以。另外发射管和接收头一样，都有指向性，安装时尽量让发射管正对空调接收窗。

5.5 中断嵌套导致时序错乱

现象：学习时偶尔丢脉冲，或者发射时波形中间有断裂。原因是中断优先级配置不当，TIM2捕获中断被其他中断打断，导致时间戳记录延迟。解决方法是把TIM2和TIM3的中断优先级设为最高，并且在学习或发射期间关掉不相关的中断，比如串口接收中断和SysTick中断。如果用了RTOS，要把红外任务设为最高优先级，并且临界区里关调度。

6. 验收方法与答辩技巧：怎么证明这套系统真的能用

验收这套系统，不能只看代码能不能编译，要拿真实空调做端到端测试。我一般会按下面这个流程走一遍，每一步都有明确的通过标准。

答辩时，评委最常问的三个问题是：为什么选38kHz、怎么保证时序精度、掉电后数据怎么不丢。第一个问题回答载波频率是红外接收头决定的，1838B的中心频率就是38kHz。第二个问题回答用硬件定时器捕获和PWM输出，不依赖软件延时。第三个问题回答存在Flash最后一页，写入前先擦除，并且加了校验。如果评委问“能不能控制其他品牌空调”，如实回答这套方案只针对格力协议做了优化，换品牌需要重新学习编码，但硬件和框架不用改。

还有一个技巧：答辩现场带一个逻辑分析仪或者示波器，当场抓一次发射波形给评委看。波形上能清楚看到引导码、数据码和38kHz载波，比口头解释有说服力得多。另外准备一个备用方案，如果现场空调不响应，可能是环境光干扰，用纸筒罩住发射管再试一次，通常能成功。

从那以后我每次做红外项目，都会在发射管前面加一个黑色热缩管，减少环境光干扰，并且把学习到的第一帧数据打印出来人工核对一遍引导码。这个习惯帮我省了很多返工时间。希望帮到你。

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