315Mhz、433Mhz无线遥控信号的解码分析和模拟

摘要

前段时间学习无线电的同时了解到arduino是作为技能尚未成熟技术宅的我继树莓派又一个不错的选择。于是花了200元购得3块arduino开发板（2*nano&1*uno）和其他传感器等,同时看到了315M超再生模块，因为玩无线电的都知道315M是汽车遥控器，防盗闸门，路桥系统等最常用的信号频率，所以我就毫不犹豫的下单了。然后就有了今天的成果。Freebuf也有不少此类文章，关于315，433的解码我已掌握很多方法（其实使用SDR是个不错的选择），对滚码我也有一定研究和破解，本文步骤详细，思路明确，希望对大家有用。对arduino和315模块熟悉的可以直接进入第三步。

关键词：315M超再生模块、arduino。

引言：315MHz遥控器使用广泛，学习和深入了解其原理和实际操作，在获得无限乐趣的同时，可以学会防止自己的车被盗，并可以自己开发更安全的遥控锁设备，在做本项目的过程中我深刻体会到315M遥控系统的不安全性是个严重的问题，主要表现在315遥控系统解码简单，发射条件简单，易拷贝。下面是我在此次学习研究中得到的一些浅陋知识，在此详细描述。

以下是本次学习的原理框架：

框图说明：接收端接收信号，由arduino单片机解码，并将解码信息通过蓝牙发送到手机，在手机蓝牙串口监视器显示（解码过程）；手机发送24位遥控码到单片机，单片机将24位遥控码通过发射端发出，用于遥控模拟接收端通过接收端PT2272芯片解码后在LED信号灯得到反馈，模拟接收端由单片机直接供电，发射端发出的信号也可直接有其他遥控接收端接收达到其他目的。

一、基础知识介绍：

1、Arduino介绍：

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE)。由一个欧洲开发团队最早于2005年冬季开发。其成员包括Massimo Banzi，David Cuartielles，Tom Igoe，Gianluca Martino，David Mellis和Nicholas Zambetti。

它构建于开放原始码simple I/O介面版，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。主要包含两个主要的部分：硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板；另外一个则是Arduino IDE，你的计算机中的程序开发环境。你只要在IDE中编写程序代码，将程序上传到Arduino电路板后，程序便会告诉Arduino电路板要做些什么了。

Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。板子上的微控制器可以通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器。对Arduino的编程是利用 Arduino编程语言 (基于Wiring)和Arduino开发环境(基于 Processing)来实现的。基于Arduino的项目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上运行的软件，他们之间进行通信 (比如 Flash, Processing, MaxMSP)来实现。(摘自百度百科)

二、硬件介绍：

1、Arduino开发板

Arduino是开源硬件中最受IT行业，技术宅，学生喜爱的单片机开发板，其编程语言使用C语言，并且不像C51单片机的编程语言那么复杂，所以对于单片机的初学者来说无疑是最好的选择，本课题为简化实验流程，缩短开发时间，所以选择了简单却强悍的arduino单片机开发板，arduino开发板有很多硬件平台，常见的 arduino有以下两种：

(1) arduino UNO （是本文使用的arduino板卡） (2)arduino NANO

2、315M模块如图所示，分为发送端（右）和接收端（左）。

3、用于模拟的遥控器和接收机

发射模块PT2262

接收模块PT2272

4、串口蓝牙模块

串口蓝牙模块直接使用蓝牙设备连接并通过接收ASCII码并以串口数据的形式传送至单片机，单片机将数据处理后做出固定反馈，型号为HC-06的蓝牙串口模块的默认名称为“ HC-06“,默认连接密码为“0000”，手机使用蓝牙调试助手等APP 可直接连接并可与手机直接通信，arduino单片机可直接与电脑进行串口通讯，但为了随时演示操作，使用手机直接通讯使操作更为方便，HC-06实物图如下：

三、解码和模拟

1、连接实物图：

实物图说明：左上角是蓝牙模块HC-06用于手机端连接控制，左边是315接收解码板以及配备遥控器，解码板由arduino 供电，连接了5个LED信号灯用于接收的演示，中间是315M超再生模块的发送端和接收端 ,右边是arduino UNO 开发板。

2、315M超再生模块的发送端和接收端连接原理图

3、模拟测试效果描述：

串口发送A,B,C,D控制发送单次24位遥控二进制码，实现LED编号A,B,C,D的闪烁；

串口发送a,b,c,d控制连续发送24位遥控二进制码，实现LED编号A,B,C,D的常亮。

串口发送除以上任意命令实现LED的关闭。

四、解码验证及源代码

1、解码验证

当按下遥控器A键

●手机串口监视器得到的遥控码为

“”

●专业解码器显示的遥控码如下图，实际为24位码（我开始认为最后一位为解码器设计问题所导致的多余位，没有最后一位也可以重放，但后来的学习中我发现好多解码方式都保留了最后一位，实际的信号波形中并没有最后一位的高电平出现，所以第25位应该是“0”，对于这个问题我还是有疑惑，希望大家帮忙解释）

●逻辑分析仪分析结果

根据以上三组数据对比，验证单片机解码没有任何问题。

2、arduino源代码如下：

/*本作品使用的例程中包含RCSwitch库文件用于信号的解码和编码发送*/
#include <RCSwitch.h>
RCSwitch mySwitch = RCSwitch();
void setup() {
  Serial.begin();
//串口打印命令帮助信息
 Serial.print("HELP:A-flash the lamp A\n     B-flash the lamp B\n     C-flash the lamp C\n     D-flash the lamp D\n");
  Serial.print("     a-open the lamp A\n     b-open  the lamp B\n     c-open the lamp C\n     d-open  the lamp D\n\n");
    mySwitch.enableReceive();
  mySwitch.enableTransmit();}
void loop()
{
    if(mySwitch.available())
    {
    output(mySwitch.getReceivedValue(),mySwitch.getReceivedBitlength(), mySwitch.getReceivedDelay(),mySwitch.getReceivedRawdata(),mySwitch.getReceivedProtocol());
   mySwitch.resetAvailable();
    }
  /* Same switch as above,but using binary code */
  if(Serial.available()>)//如果串口有数据进入的话
  { delay();           //延时50 可以一次性发送多个命令
   char M=Serial.read();//每次读一个字符，是ASCII码的
   if(M=='A')
    {
  Serial.print("Thecommand is A\n");
 mySwitch.send("");//遥控器-A
  Serial.print("      OK!!! The LED A has been DONE\n");
    }
       if(M=='a')
    {
     Serial.print("The command is a\n");
     Serial.print("      OK!!! TheLED A has hlod ON\n");
     while(Serial.available()<=)
      {
      mySwitch.send("");//遥控器-A 按下不放
      }
    }
  if(M=='B')
    {
  Serial.print("Thecommand is B\n");
 mySwitch.send("");//遥控器-B
  Serial.print("      OK!!! The LED B has been DONE\n");
    }
     if(M=='b')
    {
     Serial.print("The command is b\n");
      Serial.print("      OK!!! The LED B has hlod ON\n");
     while(Serial.available()<=)
      {
      mySwitch.send("");//遥控器-B 按下不放
      }
    }
  if(M=='C')
    {
  Serial.print("Thecommand is C\n");
 mySwitch.send("");//遥控器-C
  Serial.print("      OK!!! The LED C has been DONE\n");
    }
         if(M=='c')
    {
     Serial.print("The command is c\n");
     Serial.print("      OK!!! TheLED C has hlod ON\n");
     while(Serial.available()<=)
      {
      mySwitch.send("");//遥控器-C按下不放
      }
    }
  if(M=='D')
    {
  Serial.print("Thecommand is D\n");
 mySwitch.send("");//遥控器-D
  Serial.print("      OK!!! The LED D has been DONE\n");
    }
         if(M=='d')
    {
     Serial.print("The command is d\n");
     Serial.print("      OK!!! TheLED D has hlod ON\n");
     while(Serial.available()<=)
      {
      mySwitch.send("");//遥控器-D按下不放
      }
    }
  }
}

在整个过程中为了研究方便用到汽车遥控码解码器，以方便对本次实验解码的正确性进行校验。

参考文献：

[1] Steven F.Barrett. arduino高级开发权威指南.2，机械工业出版社：潘鑫磊，2014年

[2] 网络资料