NEC 协议是家庭自动化应用（如电视遥控器）中最广泛使用的红外（IR）通信标准之一，以其稳定且简洁的脉冲间隔编码方案而闻名。
本文将演示瑞萨 SLG47011 如何利用其内置资源高效实现 NEC 协议控制逻辑，无需外部组件或复杂的微控制器代码（图 1）。SLG47011 的可配置架构通过存储表配置器支持多达 9 条用户自定义命令，适用于多种红外遥控应用场景。
1. SLG47011根据开关输入产生红外脉冲。
NEC红外传输协议
由于 NEC 协议采用脉冲间隔编码，编程自定义消息时需明确逻辑位的传输方式（图 2）。
2. 每个比特起始为562.5微秒脉冲突发，随后逻辑0或1分别为562.5微秒或1.6875毫秒的空间。
脉冲时序定义如下：
逻辑 “0”——562.5 微秒脉冲串 + 562.5 微秒间隔，总传输时间 1.125 毫秒。
逻辑 “1”——562.5 微秒脉冲串 + 1.6875 毫秒间隔（3 个 562.5 微秒周期），总传输时间 2.25 毫秒。
观察图 1 的设计，NMOS 漏极开路（OD）引脚 4-5 并联连接以提高输出信号电流，因此波形将显示输出信号的反相版本。
根据 NEC 协议规范，标准载波频率为 38.222 千赫兹。本设计中选择 38.167 千赫兹，作为与规范最接近的匹配值。
NEC 协议消息结构定义如下：
9 毫秒引导脉冲串（逻辑数据位脉冲串长度的 16 倍）
4.5 毫秒间隔
8 位接收设备地址
8 位地址逻辑反码
8 位命令
8 位命令逻辑反码
最终 562.5 微秒脉冲串（表示消息传输结束）
NEC 协议消息结构在每个数据包中发送地址、命令数据及其反码（图 3）。按键按下时发送消息。
3.NEC 协议消息结构在每个数据包中发送地址、命令数据及其反码。
如果按键一直按住，每110毫秒发送一次重复码（见图4）。重复码为 9 毫秒脉冲串 + 2.25 毫秒间隔 + 560 微秒脉冲串。
4. 若按键保持按下状态，每 110 毫秒发送一次重复码。重复码为 9 毫秒脉冲串 + 2.25 毫秒间隔 + 560 微秒脉冲串。
尽管 NEC 协议有标准消息结构，但扩展版本应用更为广泛。扩展版 NEC 协议中，为扩大地址范围，第二帧不再是地址逻辑反码，而是寄存器地址。本设计基于扩展版 NEC 协议开发。
GreenPAK NEC 协议设计
GreenPAK 是瑞萨公司推出的一系列可编程混合信号芯片。在此示例中，设计（图5）由五个主要阶段组成：
5. 本图展示了GreenPAK内部设计，用于实现NEC红外协议控制器。
1. 第一阶段：输入信号检测。为确保设计正常工作，每个输入信号连接至用作去抖的计数 / 延迟（CNT/DLY）模块，去抖延迟时间配置为输入信号上升沿后 40 毫秒。
2. 第二阶段：检测是否仅一个输入信号为高电平。此场景下，3 位查找表（LUT4）从空闲高电平切换至低电平，重置存储控制计数器。
3. 第三阶段：NEC 协议控制逻辑。存储表（Memory Table）模块与宽度转换器（12 至 12 模式）配合，手动设置所需命令（含重复码）：
OUT0-OUT8 包含 9 种可能的消息。
OUT10-OUT11 分别包含重复码（RepeatCode）和重复使能（RepeatEnable）信号（重复使能为自定义信号，消息结束后 40 毫秒从空闲低电平切换至高电平）。
宽度转换器采用 1.778 千赫兹内部时钟信号（周期对应 562.5 微秒），确保每个比特长度符合规范。
D 触发器（DFF）模块用作 1 位存储单元，每次单个输入信号切换至高电平时重置；仅当输入信号保持高电平超过 108 毫秒时，才将重复码信号传递至输出总线。
设置自定义消息时，需牢记存储表模块的核心工作原理：该模块可存储并发送多达 4096 个 12 位数据字，每个数据字占用 2 字节（最后 4 位未使用）。在存储表手动编辑模式下，每个 12 位数据字并行存储于 12 个输出端（OUT0（最低位）-OUT11（最高位）），每个输出端对应 1 位数据。
例如，要在 OUT0 上输出消息 10011100（最低位优先），需执行以下步骤：
将目标消息拆分为两个 4 位块。
交换两个块的顺序。
分别水平镜像每个块。
将最终组合结果的十六进制值写入存储表（图 6）。
6. 内存表设置用于自定义消息。
此外，也可通过手动编辑器手动设置第 1 至第 8 个数据字。
4. 第四阶段：为 OUT0-OUT8 的每条消息提供 3 位多路复用器，仅当重复使能信号为低电平时允许命令通过。
5. 第五阶段：作为所有信号的主总线（图 7）。
7. 展示了NEC协议设计GreenPAK逻辑的最后阶段。
之后，通过 MF10 模块生成的 38.222 千赫兹频率对传递的信号进行调制（图 8）。
8. 显示的是GreenPAK设计工具中MF10模块的配置设置。
如前所述，输出信号经反相器后，通过漏极开路 NMOS 驱动红外 LED。
使用 NEC 协议控制逻辑演示板
为测试设计可行性，搭建了演示板（图 9）。
9. 演示板旨在突出使用该SLG47011实现NEC协议的过程。
测试中使用 Arduino UNO 和 Keyestudio 红外接收器对 NEC 协议进行解码，图 10 展示了设备及连接方式。
10. 这是Arduino UNO和Keyestudio红外接收器的连接示意图。
测试结果
对设计进行了硬件测试，获得以下波形结果。各图中通道定义：
CH3（粉色）：高电平有效输入信号
CH2（蓝色）：调制输出信号
图 11 显示演示板上捕获的包含初始消息和重复码的调制输出信号。
11. 显示演示板上捕获的包含初始消息和重复码的调制输出信号。
通过光标工具测量的初始消息时序，确认其符合 NEC 协议规范（图 12）。
12. 通过光标工具测量的初始消息时序，确认其符合 NEC 协议规范。
通过光标测量工具确认逻辑 “1” 和 “0” 的标准时序。
13.通过光标工具测量逻辑 “1” 比特时序，验证符合 NEC 协议规范。
图14所示的波形展示了逻辑的“1”和“0”时间范围。
14. 通过光标工具测量的逻辑“1”位时间框架，以确认消息传输时序符合NEC协议规范。
图15中，波形展示了逻辑上的“1”时间框架。测量通过光标工具完成。
15. 通过光标工具测量的逻辑“0”位时间框架，以确认消息传输时序符合NEC协议规范。
图16中的波形展示了载波频率。测量通过光标和示波器测量工具完成。
16. 通过频率和光标工具测量载波频率值和1/2T时间框架，以确认消息传输时序符合NEC协议规范。
图17中，波形展示了RepeatCode的时间框架。测量通过光标工具完成。
17. 通过光标工具测量重复代码时间范围，以确认消息传输时序符合NEC协议规范。
结论：实现 NEC 协议兼容
捕获的波形清晰验证了设计符合 NEC 协议规范，确认其准确性和可靠性。该方案成功将命令无误差传输至接收器，并通过 Arduino UNO 平台与 Keyestudio 红外接收器完成实际验证，证明设计具备稳定性，可投入实际红外应用场景。
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