STM32实现OOK无线收发：低成本方案与CubeMX配置实战

拿 STM32 做 OOK 通讯，起因是我一个无线遥控项目里临时推上去的方案。本来想直接用现成遥控器，但设备端需要自定义按键和上报，干脆自己用 CubeMX 配置了一套 OOK 发送 + OOK 接收的小链路。整套做完，模块成本不到十块钱，代码量也不大，效果却很稳。这篇东西不讲高大上的 LoRa，也不堆厂商 SDK，只把 OOK 发送、OOK 接收、CubeMX 配置这三件事讲透，顺带把我踩过的坑和能直接复用的代码整理出来。适合手里刚好有 STM32F103C8T6 这类板子、想做低成本无线点对点控制或者数据采集上报的人。

1. OOK 的调制原理与选型陷阱

1.1 OOK 的本质就是“开关灯”

OOK 全称 On-Off Keying，开关键控。想理解它，不用翻通信原理课本，就把它想象成用手电筒发信号：开一下、关一下，开着代表 1，关着代表 0。射频 OOK 也一样，背后的载波一直在振荡，但只有在发送“1”的时候，载波才被放出去；发送“0”的时候，载波被切断。

这句听起来简单，实际工程上很容易被人绕晕。很多人以为用 STM32 做 OOK 就必须让单片机的某个引脚输出 433MHz 或 315MHz 的高频信号，不是的。高频载波由射频发射模块内部的振荡电路负责，STM32 只负责给模块的 DATA 引脚一个高电平或低电平，让模块把载波“放出来”或者“憋回去”。所以配置层面，你真正要面对的是一个普通 GPIO 输出和一个普通 GPIO 输入，最多加个定时器测脉冲宽度，复杂度并不高。

1.2 为什么不用 FSK、LoRa 这些“看起来更好”的方案

FSK 是通过频率偏移来区分 0 和 1，抗干扰能力比 OOK 好很多，但同样做一对收发，FSK 模块和高频头成本更高，调试也更麻烦。LoRa 更不用说了，通信距离和穿墙能力确实牛，但一颗 LoRa 模块的价格能抵好几个 OOK 模块，而且很多场景下根本用不到那几十公里的余量。

OOK 模块的优势是便宜、简单、源码可控。比如 433MHz ISM 频段的发射模块，几块钱一个，接收模块也就几块钱，用户自己写协议，十几行代码就能跑起来。适合距离几十米到一两百米、对数据率要求不高、又不希望依赖厂商私有协议的场合。代价是抗干扰弱、没有频率分集、接收端静态时容易输出噪声，这些坑后面会逐一处理。

从这张表能很直观看清差异：

选型时还有一个常见坑：看到“ASK”模块就觉得和 OOK 不兼容。实际上 ASK（幅移键控）和 OOK 在绝大多数低成本射频模块上是同一回事，模块数据手册里经常两个词混着写，正面写着 ASK，背面参数写着 OOK，别纠结，直接按 OOK 协议来用就行。

2. CubeMX 工程搭建：芯片选型、时钟、引脚与调试口

2.1 芯片包和工程创建

用 STM32CubeMX 建工程，第一步是确保电脑里装了对应系列芯片的固件包。很多人一打开 CubeMX 搜索 STM32F103C8T6，发现列表是空的，点下载又半天没反应，就是这个原因。

在 CubeMX 的 Help → Manage Embedded Software Packages 里找到 STM32F1 系列，把最新稳定版固件包装好。装完之后再新建工程，选择 STM32F103C8T6，这款芯片 64KB Flash、20KB RAM，跑一路 OOK 收加一路 OOK 发，绰绰有余。

工程创建时还有个隐藏选项，很多人不太注意：Project Settings 里的 Toolchain/IDE 要选 MDK-ARM V5 或 V5.27 以上版本。如果你用的是 Keil MDK，版本太老可能打不开生成的项目。另外，Keil 里如果打开工程后没有看到器件型号，是芯片包没装到 Keil 里，去 Keil 的 Pack Installer 补一个 STM32F1xx_DFP 即可。回头看 CubeMX 这一步，它生成的初始化代码结构基本是固定的，外设配置写清楚，后面改起来就顺。

2.2 时钟和外设引脚规划

推荐一套引脚分配，不用改动默认的 UART，非常省事：

时钟配置上，如果板子上有 8MHz 外部晶振，就选 HSE 作为 PLL 时钟源，倍频到 72MHz 系统时钟。如果手头板子没有外部晶振，用 HSI 内部时钟也可以，但要注意定时器时钟频率跟着变，后面Prescaler的计算要重新算一遍。黑洞坑往往都在这里：你觉得初始化没问题，实际定时器跑的频率不是 1MHz，解码就全乱。

PA0 作为接收输入，建议在 GPIO 配置里把上下拉设为 Pull-up。原因很简单，廉价 OOK 接收模块在无信号时会输出随机噪声，上拉可以避免引脚悬空，给后续软件消抖打底。PA0 一定要选择外部中断模式，并且选 Rising/Falling edge trigger detection，不是只选上升沿也不是只选下降沿。因为我们要靠测量高电平持续时间来解调数据，需要精确知道引脚何时拉高、何时拉低。

TIM3 配置也很关键：不要看它名字叫“时基”，它不需要输出 PWM，只要内部向上计数就行。目标是把计数频率做成 1MHz，这样计数器加 1 就是 1 微秒，脉冲宽度直接读数值，不用换算。72MHz 总线时钟分频 71 得到 1MHz，Period写到 0xFFFF。在 CubeMX 里把 Prescaler 填 71，Counter Period 填 65535，其他保持默认。

UART1 主要用来做调试打印。写协议的时候，串口日志是最快的信息渠道，没有之一。发送端发完一帧，打印一个 “TX OK”；接收端每解析完一个字节，打印当前字节和校验状态，数据对不对一眼就能看出来。

2.3 生成代码后的初始化顺序

CubeMX 生成代码后，main 函数里会自动调用MX_GPIO_Init()、MX_USART1_UART_Init()、MX_TIM3_Init()。注意，HAL_TIM_Base_Start(&htim3)不会自动被调用，必须手动加在 main 的 while 循环之前。否则定时器根本没跑起来，接收端所有时间测量都是 0。

还有一个容易踩的点：中断回调函数要在哪里写。HAL_GPIO_EXTI_Callback是一个弱函数，CubeMX 默认在 stm32f1xx_it.c 里只帮你声明了中断服务函数，实际处理还是要在用户代码里实现。我习惯在 main.c 底部写回调函数，然后在外部中断服务函数里调用HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0)，CubeMX 生成的代码已经帮你处理了入栈出栈，不用动。

3. 发送端实现：长脉冲、短脉冲与数据帧设计

3.1 先决定“T”，再决定协议

很多新手一上来就复制协议代码，结果换了一个模块、换了一根天线，距离和误码率完全不一样。核心原因是没有先明确一个基本时间单位 T。

我用的是长短脉冲编码：发送一个 bit 时，拉高 DATA 引脚持续 T 代表 0，持续 2T 代表 1，然后统一拉低 T 作为位间隔。为了接收端能用统一标准解码，T 不能太快，也不能太慢。太慢，发送一帧数据要几十毫秒，实时性差；太快，廉价 433MHz 接收模块解调不出来。测试下来 T=300us 比较合适，对应 1 个比特最短 600us、最长 900us，实际有效数据率在 1.2kbps 左右。这个速度用来传遥控命令、温湿度、开关状态完全够用。

这样设计的好处是抗噪声能力强。接收端不需要判断绝对的“1.5T”到底多少微秒，只需要测量高电平时间，落在 0.5T 到 1.5T 之间就当 0，落在 1.5T 到 2.5T 之间就当 1。只要模块输出电平稳定，就算系统时钟有点偏差，码型也能正确解析。

3.2 帧格式与发送代码

一帧数据按以下顺序发送：

前导同步有两层意义：一是让发射模块进入稳定振荡状态，让接收模块建立自动增益；二是给接收端一个明确的时间基准，后面量到的“短”、“长”才能判断。起始位 3T 比普通 1 长出一截，接收端看到它就知道，接下来的高脉冲要按数据位解析了。

发送端核心代码很简单：

#define TICK_US 300 #define TX_HIGH() HAL_GPIO_WritePin(TX_PIN_GPIO_Port, TX_PIN_Pin, GPIO_PIN_SET) #define TX_LOW() HAL_GPIO_WritePin(TX_PIN_GPIO_Port, TX_PIN_Pin, GPIO_PIN_RESET) static void DelayUs(uint16_t us) { __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3, 0); while (__HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3) < us); } static void SendPulse(uint16_t high_us) { TX_HIGH(); DelayUs(high_us); TX_LOW(); DelayUs(TICK_US); } static void SendPreamble(void) { uint8_t i; for (i = 0; i < 16; i++) SendPulse(TICK_US); // 16 组短脉冲，每组高 1T 低 1T SendPulse(3 * TICK_US); // 起始位，高 3T 低 1T } static void SendByte(uint8_t dat) { uint8_t i; for (i = 0; i < 8; i++) { if (dat & (0x01 << i)) // LSB first SendPulse(2 * TICK_US); else SendPulse(TICK_US); } } void OOK_SendFrame(uint8_t addr, uint8_t cmd, uint8_t payload) { uint8_t frame[4]; frame[0] = addr; frame[1] = cmd; frame[2] = payload; frame[3] = addr + cmd + payload; // 累加和校验，够用就行 SendPreamble(); SendByte(frame[0]); SendByte(frame[1]); SendByte(frame[2]); SendByte(frame[3]); TX_LOW(); DelayUs(5000); // 帧间隔，避免连续发送时接收端状态机会粘连 }

调用方式：

OOK_SendFrame(0x01, 0x11, 0x25);

地址、命令、数据随便自定义。校验不必用 CRC16，OOK 链路误码多数来自单比特翻转，累加和已经能拦住绝大多数问题，而且代码量少几个量级。

3.3 什么时候才需要 PWM 载波

如果你用的是常见的 433MHz OOK 发射模块，英文字母全拼 datasheet 上只标了 DATA、VCC、GND 三个引脚，那么 STM32 完全不用输出载波，上述 GPIO 翻转就足够了。

只有两种情况需要 CubeMX 里额外配 PWM：

• 用红外发射管而不是射频模块，正常需要输出 38kHz 左右载波；
• 自己想搭一个 OOK 发射振荡电路，没有现成模块内置振荡器。

这种情况下，配置一个 TIM PWM 输出时，比如 TIM2_CH1，先算好分频：72MHz 主频，Prescaler=71 后计数时钟变成 1MHz，Period=26 时 PWM 频率大约 38.5kHz，Duty 设 50%。发送“1”时开 PWM，发送“0”时关 PWM。

HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1); // 发 1 HAL_TIM_PWM_Stop(&htim2, TIM_CHANNEL_1); // 发 0

这样其实就构成了一个二级调制的 OOK：先拿数据开关载波，再把载波送到红外管或后续功放。上面 SendPulse 函数里的TX_HIGH()和TX_LOW()替换成 PWM 启停函数即可。用模块时，这条 PWM 链路是不需要的，别画蛇添足。

4. 接收端实现：双沿中断 + 定时器捕获把脉冲翻译成字节

4.1 测量高低电平宽度的思路

接收端要做的只有一件事：把 PA0 上高电平持续的时间量出来，然后和 T 比较。测量用 PA0 的外部中断触发，配合 TIM3 的自由计数值来标注时间点。

逻辑是这样的：

• PA0 从低变高，进入 EXTI 回调，记录当前 TIM3 计数值为rise_tick；
• PA0 从高变低，进入 EXTI 回调，用当前计数值减去rise_tick，得到高电平持续时间；
• 把高电平持续时间交给我们自己的解码状态机。

之所以选双沿触发而不是只测下降沿，是因为接收模块无信号时输出会有随机翻转，只有双沿测量才能完整恢复出脉冲序列。另外，建议外部中断优先级不要设太高，默认 2 就够。解码过程中偶尔丢一个误码可以靠校验滤掉，但不建议把大量处理放在中断里。

4.2 解码状态机与关键代码

状态机分成两个阶段：同步阶段，识别前导和起始位；数据阶段，连续解码 4 个字节。为了简单，我把“短脉冲计数”当作前导检测条件。连续收到若干个 1T 的高脉冲后，如果突然来一个 3T 高脉冲，就认为同步完成。

核心代码：

#define OOK_FRAME_LEN 4 #define OOK_TICK_US 300 typedef enum { OOK_STATE_PREAMBLE = 0, OOK_STATE_DATA } OOK_State; static volatile OOK_State ook_state = OOK_STATE_PREAMBLE; static volatile uint8_t preamble_cnt = 0; static volatile uint8_t byte_cnt = 0; static volatile uint8_t bit_cnt = 0; static volatile uint8_t cur_byte = 0; static volatile uint8_t packet[OOK_FRAME_LEN]; static volatile uint8_t frame_ready = 0; static volatile uint16_t rise_tick = 0; static void ProcessOokHighPulse(uint16_t high_us) { if (high_us < (OOK_TICK_US * 0.5) || high_us > (OOK_TICK_US * 3.5)) { // 明显不是有效脉冲，大概率是噪声，直接丢弃 return; } if (ook_state == OOK_STATE_PREAMBLE) { if ((preamble_cnt >= 12) && (high_us > OOK_TICK_US * 2.5)) { // 已经积累足够多短脉冲，又遇到长脉冲，视为起始位 ook_state = OOK_STATE_DATA; byte_cnt = 0; bit_cnt = 0; cur_byte = 0; } else if (high_us < OOK_TICK_US * 1.5) { preamble_cnt++; } else { preamble_cnt = 0; } return; } if (ook_state == OOK_STATE_DATA) { if (high_us > OOK_TICK_US * 2.5) { // 数据阶段又出现长脉冲，认为是新一帧的起始，重置状态 byte_cnt = 0; bit_cnt = 0; cur_byte = 0; return; } if (high_us > OOK_TICK_US * 1.5) cur_byte |= (0x01 << bit_cnt); // 长脉冲：1 bit_cnt++; if (bit_cnt == 8) { packet[byte_cnt] = cur_byte; byte_cnt++; bit_cnt = 0; cur_byte = 0; if (byte_cnt >= OOK_FRAME_LEN) { frame_ready = 1; byte_cnt = 0; ook_state = OOK_STATE_PREAMBLE; preamble_cnt = 0; } } } } void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) { if (GPIO_Pin == RX_PIN_Pin) { if (HAL_GPIO_ReadPin(RX_PIN_GPIO_Port, RX_PIN_Pin) == GPIO_PIN_SET) { rise_tick = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3); } else { uint16_t high_us = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3) - rise_tick; ProcessOokHighPulse(high_us); } } }

主循环里轮询frame_ready：

if (frame_ready) { frame_ready = 0; uint8_t sum = packet[0] + packet[1] + packet[2]; if (packet[3] == sum) { printf("cmd ok: %02X %02X %02X\r\n", packet[0], packet[1], packet[2]); } else { printf("crc err: %02X %02X %02X %02X\r\n", packet[0], packet[1], packet[2], packet[3]); } }

注意几个细节：

• preamble_cnt和high_us的比较都是整数运算，OOK_TICK_US * 0.5会先转成浮点，再转回整数，效率低但能用。工程上我一般是写成high_us < 120和high_us > 900这种魔数，并加注释，避免每次改协议都要翻公式。
• TIM3 是 16 位计数器，计满 65535 会清零。如果 T 取 300us，一帧最长也就几毫秒，不会遇到翻转。如果你芯片用量小，实验时改了 T 到几十毫秒，就得考虑计数器溢出处理。
• 接收停止后最好把preamble_cnt清零，防止下一帧刚开始时残留计数导致误判。

4.3 重复帧、丢帧和校验

OOK 链路没有链路层确认，发送端是一次性的。如果接收端校验失败，这一帧就丢了，应用层如果有需求就要发重传指令。我在实际项目里是这么做的：接收端每收到一帧合法数据，先看地址是不是自己的，不是就丢弃；是自己的，再比对命令是不是上一条。如果连续收到重复命令，只在状态变化时执行动作，避免继电器或 LED 输出反复翻转。

校验只算累加和，不校验长度，因为帧长固定 4 字节。如果以后要动态长度，建议在数据段前加长度字节，校验改成“从地址到长度”。

5. 联调排错：最常被坑的五个细节

5.1 接收模块静态噪声

第一次接好电路，打开串口调试，你会发现即使没人按键，PA0 上也是一堆乱七八糟的脉冲，短则几微秒，长则几十微秒。这不是代码问题，也不是模块坏了，而是廉价超外差接收模块在无信号时自动增益会把底噪放大成方波。解决方案就是前面说的状态机：所有小于 0.5T 的脉冲直接丢弃，前导同步序列没锁定前，不接受任何数据。用 T=300us 时，小于等于 150us 的脉冲全丢，绝大部分噪声都进不来。

5.2 供电和电平不一致

这一条排查最常见。无线模块发射瞬间电流可能冲到几十毫安，如果和 STM32 共用一条很细的杜邦线供电，MCU 有可能瞬间复位，现象就是每次按完发送，设备就像重启了一次，串口日志开头那段初始化信息反复刷。处理办法：发射模块单独用 100uF 电解电容 + 0.1uF 陶瓷电容就近跨接在 VCC 和 GND 之间，接收模块和 MCU 之间至少保证共地。

电平匹配也要验证。某些模块的 DATA 输入兼容 3.3V，某些模块的 DATA 最低高电平要求接近 3V，STM32 的 3.3V 推挽输出勉强能带，但长期可靠性不好。如果模块说明书明确写 5V TTL，建议 STM32 GPIO 出来加一个 NPN 三极管或者 2N7002 MOS 管做电平转换，别直连硬怼。

5.3 波形和距离都撑不住

如果把 T 改小到 100us 想提高速率，大概率会翻车。433MHz OOK 接收模块的数据带宽普遍不高，很多模块上升沿/下降沿时间都要上百微秒，高电平持续 100us 根本识别不出来。实战经验是：T 最小不要低于 200us，再低就基本告别“低成本模块”了。想提升速率，换 FSK 模块要比压编码更快。

距离不达标，第一件事不是加发射功率，而是检查天线。模块自带的“天线”大多是一根 17cm 左右的导线，对应 433MHz 四分之一波长。有人图整洁把它剪短成 5cm，距离直接掉一半。第二件事是看模块放在哪，不要放在大平面铜皮正上方，不要贴近电源线，更不要放在金属外壳里。OOK 对天线环境相当敏感，换根满波长线往往立竿见影。

5.4 逻辑分析仪是排错神器

联调时不要盲目改代码。先用逻辑分析仪同时抓 PA1（发送端）和 PA0（接收端），看两组波形是否一致。常见情况是发送端波形很标准，接收端波形毛刺很多。毛刺不影响“判断高低电平”，但会让脉冲宽度变形。如果波形完全不对，再查接线。

我最常做的一个自测动作是：不接射频模块，把发送端 PA1 直接接到接收端 PA0，不上电的模块电路全部断开。这样能在 0 成本干扰下验证协议代码本身。协议通了，再接射频模块，就能把问题定位到无线链路，而不是一直在 MCU 代码里打转。

表里整理了几种典型的现场现象和排查方向：

6. 这套 OOK 收发还能往下扩展什么

6.1 双向应答与多设备组网

单向遥控做通后，下一个需求通常是“我要知道设备执行成功没有”。这时候可以在设备端也加一路 OOK 发送模块，上位机加一路 OOK 接收模块，做成半双工应答：主机发一帧“设置命令”，设备收到后回一帧“确认”。因为 OOK 工作在同一个频点上，不能同时收发，要用时分方式，设备发完确认后等几百毫秒再回。协议上再加设备 ID，一主多从就出来了。

多设备组网时，帧格式里的地址字段要单独占一个字节，可区分 256 个节点。接收端在解析完帧后先比较地址，不是自己的地址直接丢弃，不执行动作。接入数量超过十几个以后，建议把帧间隔拉长到 20ms 以上，避免各设备随机发帧时碰撞概率太高。

6.2 低功耗上报场景

如果你想把 OOK 收发做到电池供电的传感器里，有几个点要注意：

• 发送端尽量用短时脉冲唤醒射频发射模块，不要让它一直上电，只在上报到瞬间拉高 VCC。
• 接收端平时可以进 STOP 模式，PA0 的外部中断能当唤醒源。但要注意，停止模式下 TIM3 不工作，唤醒后需要用一段固定脉宽的同步头重新建立时间基准，再做数据解码。
• 不要每个 bit 都通过主循环翻转，低功耗下用 DMA 或者简单的 GPIO 位带操作减少 CPU 唤醒时间。

6.3 一点私人建议

最后再说一个土办法：把发送端的延时时间T和接收端的判决阈值写成宏，放在同一个头文件里，而不是各自写死在代码里。OOK 项目最烦人的就是改完 T 忘了同步改接收端。我把TICK_US放在ook_config.h，发送和接收共用，就算中间换了模块，也只动这一个文件。实测下来，这样管理几十次联调之后，你就能把绝大部分时间花在真正的问题上，而不是在代码里翻来翻去比大小。