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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，适合具备一定C语言与单片机基础、希望切入物联网控制场景的开发者。压缩包共226个文件，约8.35MB，以32个c源文件、34个h头文件、42个crf中间文件及44个o目标文件为主，另含uvprojx工程文件、sct分散加载文件、hex烧录文件与map映射文件，覆盖从源码到编译产物的完整工程结构。目前已有889人学习下载。读者可借此获得可直接编译的Keil工程、红外编码实现逻辑与调试排错思路，对照示波器验证信号时序，快速复现空调控制功能并迁移至其他品牌协议。

1. 用 STM32 复刻一台空调遥控器：从红外码值到整机联调

夏天最难受的不是热，是空调遥控器丢了。翻遍沙发缝、抽屉底，最后发现被压在某个快递盒下面——这种场景估计不少人都经历过。与其每次找遥控器，不如自己用 STM32 加一个红外发射模块，做一个能控制格力空调的“自制遥控器”。这个项目干的事情很直接：STM32 负责产生 38kHz 载波调制的红外信号，红外发射管把编码发出去，空调接收到就执行开关、调温、切换模式这些操作。适合已经玩过 STM32 GPIO 和定时器、想找一个“有实际反馈”的练手项目的开发者。它不涉及复杂的通信协议栈，但能让你把定时器 PWM、红外编码协议、状态机这几块知识串起来，做完之后对嵌入式时序控制会有完全不一样的理解。

2. 红外控制原理与硬件选型：为什么不是随便接个 LED 就行

2.1 格力空调红外编码的底层逻辑

格力空调用的红外协议，本质上是把一串二进制数据用特定时序的脉冲来表示。载波频率通常是 38kHz，也就是说红外发射管不是一直亮着，而是以 38kHz 的频率快速闪烁。一个“逻辑 1”和一个“逻辑 0”的区别，在于载波持续的时间长短不同。格力常见的帧格式是引导码加数据码加结束码，数据码里包含了温度、模式、风速、扫风等信息，具体位定义需要根据实际抓取的码值来解析。

这里有个容易翻车的地方：不同型号的格力空调，红外编码格式可能不一样。有的用 NEC 格式的变种，有的用自家定义的协议。所以第一步不是急着写代码，而是先用红外接收头把原装遥控器的码值抓下来。常见做法是找一个 1838 红外接收头，接在 STM32 的某个 GPIO 上，用输入捕获或者外部中断加定时器的方式，把高低电平的持续时间记录下来。

// 红外接收解码：记录高低电平持续时间 // 使用 TIM2 输入捕获，上升沿和下降沿都触发 void IR_Receive_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; TIM_IC_InitTypeDef TIM_ICInitStruct = {0}; // PA0 接红外接收头输出脚 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // TIM2 通道1 输入捕获，双边沿触发 __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE(); TIM_ICInitStruct.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_BOTHEDGE; TIM_ICInitStruct.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI; TIM_ICInitStruct.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; TIM_ICInitStruct.ICFilter = 0x0F; // 滤波，抗干扰 HAL_TIM_IC_Init(&htim2); HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim2, &TIM_ICInitStruct, TIM_CHANNEL_1); HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1); }

这段代码的关键点在于双边沿触发和输入滤波。双边沿触发保证上升沿和下降沿都能被捕获，这样一次中断就能拿到一个完整脉冲的宽度。ICFilter 设为 0x0F 是为了滤掉红外接收头输出上的毛刺，实际调试时如果发现解码不稳定，可以适当调整这个值。定时器的预分频器设置决定了时间分辨率，一般用 1MHz 计数频率，也就是 1 微秒一个计数，这样记录下来的值直接就是微秒数，方便和协议时序对照。

2.2 发射电路：三极管驱动和限流电阻的计算

红外发射管不能直接接 GPIO 驱动，原因有两个：一是 GPIO 输出电流有限，通常只有 20mA 左右，而红外发射管瞬间电流可能需要 100mA 以上才能保证足够的发射距离；二是 38kHz 载波需要快速开关，GPIO 直接驱动波形会畸变。常见做法是用一个 NPN 三极管做开关，GPIO 控制基极，发射管接在集电极回路里。

限流电阻的计算要看发射管的额定电流和正向压降。假设用 5V 供电，发射管正向压降 1.2V，想要 100mA 电流，那么电阻就是 (5 - 1.2 - 0.3) / 0.1 ≈ 35Ω，其中 0.3V 是三极管饱和压降。实际选 33Ω 或 39Ω 都可以，但要注意电阻的功率，100mA 下 33Ω 电阻的功耗是 0.33W，得用 1/2W 的封装，不然会发热甚至烧掉。

注意：红外发射管有极性，长脚是正极，短脚是负极，接反了不亮。另外发射管和接收头不一样，接收头是解调后的输出，发射管就是普通的红外 LED，别买错了。

2.3 定时器 PWM 产生 38kHz 载波

38kHz 载波用定时器 PWM 输出最方便。假设 STM32 主频 72MHz，定时器预分频设为 0，自动重装载值设为 72M / 38k / 2 ≈ 947，这样 PWM 频率就是 38kHz，占空比 50%。为什么是除以 2？因为 PWM 模式 1 下，计数器从 0 到 ARR 走一个完整周期，输出先高后低，所以 ARR 值对应的是半个周期的高电平时间，要得到 38kHz 需要 ARR = 72M / 38k / 2。

// TIM3 通道1 输出 38kHz PWM，用于红外载波 void IR_Carrier_Init(void) { TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0}; __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE(); htim3.Instance = TIM3; htim3.Init.Prescaler = 0; htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim3.Init.Period = 947; // 72MHz / 38kHz / 2 ≈ 947 htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; HAL_TIM_PWM_Init(&htim3); sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; sConfigOC.Pulse = 474; // 占空比 50% sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH; sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE; HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1); // 先不启动，发送时再使能 HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3, TIM_CHANNEL_1); }

发送红外码的时候，不是一直开着 PWM，而是根据码值控制 PWM 的输出和停止。逻辑 1 和逻辑 0 对应不同的载波持续时间，比如格力协议里逻辑 1 可能是 1.68ms 载波加 0.56ms 空闲，逻辑 0 是 0.56ms 载波加 0.56ms 空闲。具体数值要以抓到的码为准。实现上可以用一个状态机，在定时器中断里切换 PWM 的启停，或者用 DWT 延时做精确的微秒级控制。

3. 代码结构拆解：从红外码值到状态同步的完整链路

3.1 目录组织与模块划分

一个能跑起来的工程，目录结构不能太随意。我一般会这样分：

Project/ ├── Core/ │ ├── Inc/ │ │ ├── ir_encode.h // 红外编码声明 │ │ ├── ir_decode.h // 红外解码声明 │ │ ├── ac_state.h // 空调状态管理 │ │ └── main.h │ └── Src/ │ ├── ir_encode.c // 红外发送实现 │ ├── ir_decode.c // 红外接收解码 │ ├── ac_state.c // 状态机与码值映射 │ └── main.c ├── Drivers/ │ └── STM32F1xx_HAL_Driver/ └── MDK-ARM/ └── Project.uvprojx

ir_encode.c 负责把空调状态转换成红外时序并发送，ir_decode.c 负责抓取原装遥控器的码值用于分析，ac_state.c 维护当前空调的开关、温度、模式等状态。这样分的好处是，当你换一个不同型号的空调时，只需要改 ac_state.c 里的码值映射表，编码和解码逻辑不用动。

3.2 红外发送的核心实现

发送部分的核心是一个根据码值数组产生时序的函数。码值数组里存的是每个脉冲的持续时间，正数表示载波开启，负数表示载波关闭。发送时遍历数组，正数就开 PWM 并延时，负数就关 PWM 并延时。

// 红外发送：根据码值数组产生时序 // code: 码值数组，正数=载波持续时间(us)，负数=空闲持续时间(us) // len: 数组长度 void IR_Send(uint16_t *code, uint16_t len) { for (uint16_t i = 0; i < len; i++) { if (code[i] > 0) { // 开启 38kHz 载波 HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1); delay_us(code[i]); HAL_TIM_PWM_Stop(&htim3, TIM_CHANNEL_1); } else { // 关闭载波，保持空闲 delay_us(-code[i]); } } } // 格力空调开机码示例（需根据实际抓取替换） uint16_t格力_开机[] = { 9000, -4500, // 引导码 560, -560, // 数据位... 560, -1690, // ... 省略中间数据位 560, -20000 // 结束码 };

delay_us 的实现很关键，不能用 HAL_Delay，那个是毫秒级的。常见做法是用 DWT 的周期计数器做微秒延时，或者用一个基本定时器做计数。DWT 方式更简单，初始化之后直接读寄存器就行。

// DWT 微秒延时 void delay_us(uint32_t us) { uint32_t start = DWT->CYCCNT; uint32_t cycles = us * (SystemCoreClock / 1000000); while ((DWT->CYCCNT - start) < cycles); }

DWT 初始化需要先使能 TRCENA 位，然后清零 CYCCNT。这个延时方式在 72MHz 下精度可以做到 1 微秒以内，足够红外时序使用。但要注意，如果中断打断延时，实际时间会偏长，所以发送红外码的时候最好关掉全局中断，发完再开。

3.3 状态机管理空调状态

空调遥控器不是每按一次都发完整状态，而是维护一个当前状态，每次操作只改变其中一项，然后发送完整的状态帧。所以需要一个状态结构体来记录当前温度、模式、风速、开关等。

typedef struct { uint8_t power; // 0=关，1=开 uint8_t mode; // 0=自动，1=制冷，2=除湿，3=送风，4=制热 uint8_t temp; // 16-30 uint8_t fan; // 0=自动，1=低，2=中，3=高 uint8_t swing; // 0=关，1=开 } AC_State_t; AC_State_t ac_state = {0, 1, 26, 0, 0}; // 默认制冷26度 // 根据状态生成红外码值数组 void AC_GenerateCode(AC_State_t *state, uint16_t *code, uint16_t *len) { // 根据 state 里的各项，查表得到对应的位模式 // 然后拼接成完整的码值数组 // 具体位定义需要根据抓取的码值逆向分析 }

状态机的关键在于，每次按键操作只修改 ac_state 里的一个字段，然后调用 AC_GenerateCode 重新生成完整的码值数组并发送。这样逻辑清晰，也方便扩展。比如要加一个“定时关机”功能，只需要在结构体里加一个字段，在生成码值时处理对应的位就行。

3.4 码值逆向分析的方法

拿到原装遥控器的码值后，怎么知道哪几位对应温度、哪几位对应模式？常见做法是对比法：按一次温度加，抓一帧；再按一次温度加，再抓一帧。两帧对比，变化的位就是温度位。同理可以找出模式位、风速位。格力空调的码值一般比较规整，温度位通常是连续的几位二进制，直接对应温度值减 16。

比如抓到的两帧数据，第一帧温度 26 度，第二帧温度 27 度，对比发现第 12 到 15 位从 1010 变成了 1011，那这四位就是温度位，1010 对应 10，加上 16 就是 26 度。这种逆向分析需要耐心，但一旦搞清楚，后面改代码就很简单了。

4. 避坑与常见问题：红外发射距离短、解码不稳定怎么排查

4.1 发射距离只有几厘米

现象：红外发射管对着空调按，要凑得很近才有反应，稍微远一点就失灵。

原因：最常见的是限流电阻太大，导致发射管电流不够。其次是三极管没有完全饱和，或者发射管的发射角度不对。还有一种可能是 38kHz 载波频率偏了，空调接收头解调不出来。

解决：先用手机摄像头对着发射管，按发送键，看发射管是否亮。手机摄像头能拍到红外光，如果看到微弱的光，说明电路通了但电流不够。把限流电阻换小，比如从 100Ω 换成 33Ω，再试。如果还不行，检查三极管的基极电阻是不是太大，导致三极管没有进入饱和区。基极电阻一般用 1kΩ 左右，太大就换小。

4.2 解码时数据跳变

现象：用接收头抓码值时，同样的按键，每次抓到的数据都不一样，或者偶尔多出几个脉冲。

原因：红外接收头的输出有毛刺，或者输入捕获的滤波参数设置不当。另外，如果接收头的供电没有加滤波电容，电源噪声也会导致输出抖动。

解决：在接收头的电源脚旁边并一个 100nF 和 10uF 的电容。输入捕获的 ICFilter 值调大一些，比如从 0x0F 调到 0x0F 已经是最大了，如果还不行，就在软件里做二次校验，连续抓两帧，只有两帧一致才认为是有效数据。

4.3 发送时程序卡死

现象：调用 IR_Send 后，程序卡在延时循环里出不来。

原因：delay_us 里的 while 循环依赖 DWT->CYCCNT 的溢出，如果 DWT 没有正确初始化，CYCCNT 一直是 0，循环就永远不结束。

解决：检查 DWT 初始化代码，确保 TRCENA 位被置位，CYCCNT 被清零。另外，如果延时时间太长，比如超过 CYCCNT 的溢出周期，也会出问题。CYCCNT 是 32 位的，在 72MHz 下大约 59 秒溢出一次，红外码最长也就几十毫秒，不会溢出，但初始化必须做对。

4.4 换一台空调就失灵

现象：在自己空调上测试通过，换到另一台格力空调上就没反应。

原因：不同型号的格力空调，红外编码可能不同。有的用 32 位数据，有的用 48 位，温度位的偏移也可能不一样。

解决：重新抓取目标空调遥控器的码值，对比分析位定义。如果不想每次都抓，可以在代码里做多套码值表，通过按键切换或者自动识别。自动识别的思路是，先发一套码，如果空调没反应，再发另一套，但这需要空调有反馈机制，实际上不太好做。更实际的做法是，在代码里留一个宏定义，编译时选择对应的空调型号。

4.5 PWM 启动停止时的波形畸变

现象：用示波器看发射管两端的波形，发现每次 PWM 启动时第一个脉冲宽度不对。

原因：HAL_TIM_PWM_Start 和 Stop 函数内部有寄存器操作，启动时计数器可能不是从 0 开始，导致第一个周期不完整。

解决：在启动 PWM 之前，先手动把计数器清零，或者用强制输出模式先输出低电平，再启动 PWM。另一个办法是不频繁启停 PWM，而是用一个门控信号控制发射管的通断，PWM 一直开着，这样波形更干净。但门控方式需要额外的硬件电路，简单项目里还是用启停方式，只要在启动后稍微延时再开始计时就行。

5. 二次开发与扩展：把遥控器变成智能控制节点

5.1 增加串口指令控制

最直接的扩展是加一个串口接口，上位机通过串口发送指令，STM32 解析后执行对应的空调操作。这样就能把红外控制接入到电脑或者树莓派上，实现简单的自动化。

// 串口指令解析：格式 "T26" 表示设温度为26度 void UART_Cmd_Handler(uint8_t *cmd, uint16_t len) { if (len < 2) return; switch (cmd[0]) { case 'T': // 温度设置 ac_state.temp = atoi((char *)&cmd[1]); if (ac_state.temp < 16) ac_state.temp = 16; if (ac_state.temp > 30) ac_state.temp = 30; break; case 'M': // 模式切换 ac_state.mode = cmd[1] - '0'; break; case 'P': // 开关 ac_state.power = cmd[1] - '0'; break; default: return; } // 状态变化后重新发送红外码 uint16_t code[256]; uint16_t len_code; AC_GenerateCode(&ac_state, code, &len_code); IR_Send(code, len_code); }

这个解析函数很简单，但扩展性不错。你可以继续加指令，比如风速、扫风、定时等。串口接收可以用中断方式，收到一个字节就存到缓冲区，收到换行符就认为一帧结束，调用解析函数。

5.2 接入温湿度传感器做自动控制

加一个 DHT11 或者 SHT30 温湿度传感器，读取环境温度，当温度超过设定阈值时自动开空调，低于阈值时自动关。这样就是一个最简单的温控系统。

// 自动温控逻辑，放在主循环里 void Auto_Control_Task(void) { static uint32_t last_check = 0; if (HAL_GetTick() - last_check < 5000) return; // 5秒检查一次 last_check = HAL_GetTick(); float current_temp = DHT11_Read_Temp(); if (current_temp > 28.0f && ac_state.power == 0) { ac_state.power = 1; ac_state.mode = 1; // 制冷 ac_state.temp = 26; AC_Send_State(); } else if (current_temp < 24.0f && ac_state.power == 1) { ac_state.power = 0; AC_Send_State(); } }

这个逻辑里，5 秒检查一次是为了避免频繁开关空调。实际使用时，阈值和检查周期都可以调整。DHT11 的读取需要精确的微秒级延时，和红外发送的延时函数可以复用。

5.3 用 Flash 保存状态

每次断电后空调状态就丢了，下次上电得重新设置。可以把 ac_state 存到 STM32 内部的 Flash 里，上电时读出来。STM32F1 的 Flash 擦写需要注意，写之前要先擦除整个页，所以不能频繁写。常见做法是状态变化后不立即写，而是等 10 秒没有新变化再写，减少 Flash 磨损。

// 保存状态到 Flash（简化版，实际需要处理擦除和地址对齐） void Save_State_To_Flash(AC_State_t *state) { HAL_FLASH_Unlock(); __HAL_FLASH_CLEAR_FLAG(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR); // 假设保存在 0x0801F000 页 FLASH_EraseInitTypeDef erase; erase.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES; erase.PageAddress = 0x0801F000; erase.NbPages = 1; uint32_t page_error; HAL_FLASHEx_Erase(&erase, &page_error); uint32_t *p = (uint32_t *)state; for (int i = 0; i < sizeof(AC_State_t) / 4; i++) { HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, 0x0801F000 + i * 4, p[i]); } HAL_FLASH_Lock(); }

这段代码里，擦除是整个页擦除，所以保存前要先擦。写入是按字写入，每次写 4 个字节。读取的时候直接读地址就行，不需要解锁。注意 Flash 的擦写次数有限，大概 1 万次左右，所以不要频繁保存。

5.4 调试技巧：用逻辑分析仪抓时序

调红外最头疼的是时序不对，但肉眼又看不出来。一个逻辑分析仪几十块钱，能直接看到 GPIO 上的波形，对照协议时序一比对，问题一目了然。我一般会把发射管的控制信号和 38kHz 载波信号同时接到逻辑分析仪的两个通道上，这样既能看载波有没有出来，又能看载波持续的时间对不对。

如果没有逻辑分析仪，也可以用另一个 STM32 的输入捕获来抓自己发出的信号，相当于自己做一个简易分析仪。虽然麻烦一点，但能省下买设备的钱。抓到的数据通过串口打到电脑上，用 Excel 画个图，也能看出时序对不对。

从那以后我每次调红外项目，都强制先用接收头把原装遥控器的码抓下来，存成文件，再开始写发送代码。这个习惯帮我省了很多来回试的时间，也避免了自己瞎猜协议导致的玄学问题。希望帮到你。

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