红外接收：从脉冲宽度还原按键码

2026-09-10 00:00    #ESP32-S3   #ESP-IDF   #外设   #阶段3  

本课对应《DNESP32S3 使用指南（IDF 版）》第 26 章。配套完整工程：examples/21-rmt-ir-receive。

环境与验收边界： DNESP32S3 V1.2，ESP-IDF v5.5.5；本机 macOS 构建通过。Ubuntu 26、外设接线、屏幕效果和实际测量仍待实板验收。下文输出均为预期格式，不能当作已采集的硬件日志。

本课完成后能做什么

硬件连接与资源

信号或资源对应关系
红外接收头板载 REMOTE IN
输出信号GPIO2，解调后低电平为 mark
遥控协议标准 8 位地址 NEC，38 kHz 遥控器
冲突资源GPIO2 也与 TF_CS 共用，本课不启用 SD 卡

以下为正点原子 DNESP32S3 V1.2 原理图的相关页，保留原厂标识；表格用于快速定位，遇到板卡版本差异以实际原理图为准。点击图片可查看引脚与网络名。

DNESP32S3 原理图第 1 页

DNESP32S3 原理图第 2 页

本课信号与数据处理流程

接收的是载波，GPIO 看到的是包络

遥控器不是持续点亮红外 LED，而是以约 38 kHz 载波发出一段段光。板载接收头完成滤波与解调，GPIO2 看到的低电平段表示载波存在，因此不要再对这个信号进行 38 kHz 软件采样。

RMT 使用 1 MHz 分辨率，一个计数就是 1 μs。一个 symbol 保存两个连续电平和各自持续时间。ISR 只把本次 symbol 数量送入队列，普通任务再做解码和日志。

NEC 用高电平时长区分 0 与 1

内容接收低电平接收高电平
普通帧前导约 9000 μs约 4500 μs
数据 0约 560 μs约 560 μs
数据 1约 560 μs约 1690 μs
长按重复前导约 9000 μs约 2250 μs

32 位数据依次是地址、地址反码、命令、命令反码，每个字节最低位先发。程序允许约 ±25% 时长容差，检查电平极性、位长、末尾 mark 和两个反码关系。这里不支持扩展地址 NEC 或其他品牌私有协议。

重复帧不带完整命令，只能引用近期收到的完整帧。代码限制距前次有效帧不超过 200 ms，避免很久以前的命令被噪声“复活”。

缓冲区由谁拥有

RMT 把采样写入静态缓冲区，完成后 ISR 发通知；任务读取同一块内存，解码完成才重新开始接收。这个先后关系保证不会边读边被 DMA/硬件覆盖。代价是重新布防之间有短暂空隙，本课不是保证零丢失的高速接收器。

没有遥控输入时任务在队列阻塞，不消耗 CPU。接收到的杂波或不支持的协议会记录 ignored，不会当成合法命令。

工程如何组织

驱动放在 components/BSP/，应用放在 main/main.c。本工程包含 NEC 模块。项目根目录的 components/BSP 会被 ESP-IDF 自动发现，main 的 PRIV_REQUIRES BSP 声明组件依赖；INCLUDE_DIRS 导出头文件搜索路径，不是运行时查找文件。

固定引脚以 CONFIG_LESSON_* 常量写入本工程 Kconfig.projbuild，构建后可在 sdkconfig 核对；这些默认值对应本板连线，不表示任意改数字就能改变硬件。

应用代码：入口与处理流程

下面代码直接取自配套工程的 main/main.c，头文件和 BSP 实现在仓库中一并提供。初学时先看 app_main()，再追踪它调用的模块。

 1#include "sdkconfig.h"
 2#include <stdio.h>
 3#include <stdint.h>
 4#include <stdbool.h>
 5#include <string.h>
 6#include <stdlib.h>
 7#include <assert.h>
 8#include "esp_err.h"
 9#include "esp_log.h"
10#include "esp_timer.h"
11#include "freertos/FreeRTOS.h"
12#include "freertos/task.h"
13#include "nec.h"
14#include "driver/rmt_rx.h"
15#include "freertos/queue.h"
16static QueueHandle_t s_done;
17static rmt_symbol_word_t s_buffer[64];
18static bool received(rmt_channel_handle_t channel,const rmt_rx_done_event_data_t *event,void *arg)
19{
20    (void)channel; (void)arg;
21    BaseType_t wake=pdFALSE;
22    size_t n=event->num_symbols;
23    // 只送长度；任务处理完再重新接收，因此硬件不会覆盖正在解码的缓冲区。
24    xQueueSendFromISR(s_done,&n,&wake);
25    return wake==pdTRUE;
26}
27void app_main(void)
28{
29    s_done=xQueueCreate(1,sizeof(size_t)); assert(s_done);
30    rmt_channel_handle_t rx;
31    rmt_rx_channel_config_t c={.gpio_num=CONFIG_LESSON_IR_RX,.clk_src=RMT_CLK_SRC_DEFAULT,
32        .resolution_hz=1000000,.mem_block_symbols=64};
33    ESP_ERROR_CHECK(rmt_new_rx_channel(&c,&rx));
34    rmt_rx_event_callbacks_t cb={.on_recv_done=received};
35    ESP_ERROR_CHECK(rmt_rx_register_event_callbacks(rx,&cb,NULL));
36    ESP_ERROR_CHECK(rmt_enable(rx));
37    rmt_receive_config_t capture={.signal_range_min_ns=100000,.signal_range_max_ns=12000000};
38    uint8_t address=0,command=0; int64_t last=0; bool have_last=false;
39    while(1) {
40        ESP_ERROR_CHECK(rmt_receive(rx,s_buffer,sizeof(s_buffer),&capture));
41        size_t n;
42        xQueueReceive(s_done,&n,portMAX_DELAY); // 等待外部输入不消耗 CPU。
43        uint8_t next_address,next_command;
44        nec_result_t result=nec_decode(s_buffer,n,&next_address,&next_command);
45        int64_t now=esp_timer_get_time();
46        if(result==NEC_FRAME) {
47            address=next_address; command=next_command; have_last=true; last=now;
48            ESP_LOGI("nec","address=0x%02x command=0x%02x",address,command);
49        } else if(result==NEC_REPEAT && have_last && now-last<200000) {
50            last=now; ESP_LOGI("nec","repeat command=0x%02x",command);
51        } else ESP_LOGW("nec","ignored symbols=%u",(unsigned)n);
52    }
53}

BSP 关键实现：NEC

以下是本课对应驱动的完整源文件。对外声明见 nec.h。

 1#include "nec.h"
 2static bool near(unsigned actual,unsigned expected)
 3{
 4    return actual>=expected*3/4 && actual<=expected*5/4;
 5}
 6size_t nec_encode(uint8_t address,uint8_t command,rmt_symbol_word_t *out)
 7{
 8    uint8_t b[]={address,(uint8_t)~address,command,(uint8_t)~command};
 9    out[0]=(rmt_symbol_word_t){.level0=1,.duration0=9000,.level1=0,.duration1=4500};
10    for(int bit=0;bit<32;bit++)
11        out[bit+1]=(rmt_symbol_word_t){.level0=1,.duration0=560,.level1=0,
12            .duration1=(b[bit/8]&(1U<<(bit%8))) ? 1690 : 560};
13    out[33]=(rmt_symbol_word_t){.level0=1,.duration0=560,.level1=0,.duration1=1000};
14    return 34;
15}
16nec_result_t nec_decode(const rmt_symbol_word_t *s,size_t n,uint8_t *address,uint8_t *command)
17{
18    // 解调接收头输出低电平表示红外载波存在，极性与发射端相反。
19    if(n<2 || s[0].level0!=0 || s[0].level1!=1 || !near(s[0].duration0,9000))
20        return NEC_INVALID;
21    if(near(s[0].duration1,2250))
22        return s[1].level0==0 && near(s[1].duration0,560) ? NEC_REPEAT : NEC_INVALID;
23    if(n<34 || !near(s[0].duration1,4500)) return NEC_INVALID;
24    uint8_t b[4]={0};
25    for(int bit=0;bit<32;bit++) {
26        rmt_symbol_word_t v=s[bit+1];
27        if(v.level0!=0 || v.level1!=1 || !near(v.duration0,560)) return NEC_INVALID;
28        if(near(v.duration1,1690)) b[bit/8] |= 1U<<(bit%8);
29        else if(!near(v.duration1,560)) return NEC_INVALID;
30    }
31    if(s[33].level0!=0 || !near(s[33].duration0,560)) return NEC_INVALID;
32    if((uint8_t)(b[0]^b[1])!=255 || (uint8_t)(b[2]^b[3])!=255) return NEC_INVALID;
33    *address=b[0]; *command=b[2];
34    return NEC_FRAME;
35}

CMake 与中文注释

1# 私有依赖只供本组件源码使用。
2idf_component_register(SRCS "main.c" INCLUDE_DIRS "."
3    PRIV_REQUIRES esp_timer BSP esp_driver_rmt)

每个工程有自己的 project() 名称和 sdkconfig.defaults。VS Code 设置已关闭普通 CMake 自动配置，C/C++ 语言服务读取 build/compile_commands.json；首次构建前文件尚不存在，应先激活 IDF 并构建，而不是手工拼头文件路径。

编译、烧录与观察

 1# 激活 EIM 安装的 IDF；每个新终端都需要激活。
 2source ~/.espressif/tools/activate_idf_v5.5.5.sh
 3# 进入单个示例根目录，不是在 examples 总目录运行。
 4cd ~/mycode/esp32-blog/examples/21-rmt-ir-receive
 5# 首次配置目标；已有正确配置时不用每次重复 set-target。
 6idf.py set-target esp32s3
 7# 编译会生成 build/compile_commands.json，供 VS Code 使用。
 8idf.py build
 9# 把这个值换成实际连接开发板的端口；macOS 通常为 /dev/cu.*。
10PORT=/dev/ttyUSB0
11idf.py -p "$PORT" flash monitor
12# 串口监视退出：Ctrl+]。

预期输出或屏幕内容（示意；数值、日志前缀和启动时间依现场而变）：

1nec: address=0x00 command=0x45
2nec: repeat command=0x45

故障定位与逐项验收

先检查目标是否是 esp32s3、实际端口与供电，再按本文引脚表核对跳线。编译成功只能说明源码与工具链兼容，无法证明模块型号、物理线路或时序已经正确。

遇到通信错误先看错误码和对应模块，禁止简单用“错误时返回 0”掩盖异常。预期日志是阅读程序的参考，验收时应保存自己的现象、日志与接线照片。

与教材和官方实现对照

对照 12_infrared_reception：保留 GPIO2 和 NEC，迁移到 RMT 新驱动；将采样、解码与日志分开，并校验反码、结束脉冲和重复帧时效。

本地验证记录与参考

主机测试直接编译本课 nec.c，覆盖已知帧位序、极性、短帧、错误反码、错误脉宽、结束 mark 和重复帧。光学链路、RMT 采样及长按行为仍需实板验证。

1# 在 esp32-blog 根目录执行协议测试，无需连接开发板。
2bash examples/tests/stage3/run.sh

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