项目介绍
ML-L3是用于尼康部分型号相机的无线红外遥控器，可以通过红外方式来控制快门的释放，支持B门拍摄。官方售价100RMB左右，山寨版售价10RMB左右。虽然也能实现基本的遥控功能，但是功能还是比较单一，如不能实现定时拍摄，即用来拍摄制作延时视频的素材。本篇文章介绍如何通过Arduino、MCU或FPGA来控制红外发射器，产生快门指令从而实现无线遥控快门的功能。
拆解ML-L3遥控器
为了实现ML-L3遥控器的功能，我们首先要了解无线遥控器的原理。当然最好的方式就是拆解一个ML-L3，然后看看内部的电路，然后测出红外的编码。但是手头又没有这样的一个遥控器，有国外的网友已经拆解了并且测出了红外编码的波形，如下图。
官方遥控器PCB板：
山寨遥控器PCB板：
从PCB板来看，果然还是官方的用料更足一些，通过测量红外发射引脚，在按下按钮时，红外发射头会发出一串脉冲信号，如下图所示：
其中黑色的部分是38KHz的PWM方波，空白部分是低电平，以上波形就表示一个快门指令。
红外遥控协议主要有两种：NEC协议和Philips RC-5协议，NEC采用PWM方式调制，RC-5采用PPM方式调制。其中使用最多的是NEC协议，38KHz载波，一般是由引导码+地址码+地址反码+数据+数据反码构成。其中逻辑0和逻辑1的编码如下：
基于Arduino的实现
好了，知道了快门指令的红外波形，我们只需要写个函数实现这一串脉冲信号就可以了。Arduino开发板，我手头上有的是Circuit Playground Express这款开发板，板载一对红外发射接收头，和两路按键，对于我们的功能已经是足够用了。在使用前需要先安装Cortex-M0的库。
程序非常简单，按下按键时，发出一个快门指令：
#include<Adafruit_CircuitPlayground.h> #define IR_Pin 25 #defineLed_Pin13 #defineButtonA_Pin4 #defineButtonB_Pin5 #define LED_ON digitalWrite(Led_Pin, LOW) #define LED_OFF digitalWrite(Led_Pin, HIGH) #define LED_SET(x) digitalWrite(Led_Pin, x) #define IR_ON digitalWrite(IR_Pin, HIGH) #define IR_OFF digitalWrite(IR_Pin, LOW) #define GET_BUTTONA() digitalRead(ButtonA_Pin) #define GET_BUTTONB() digitalRead(ButtonB_Pin) int sts = 0; void setup() { pinMode(IR_Pin, OUTPUT); pinMode(Led_Pin, OUTPUT); pinMode(ButtonA_Pin, INPUT_PULLDOWN); pinMode(ButtonB_Pin, INPUT_PULLDOWN); Serial.begin(9600); } //Nikon ML-L3 红外遥控器快门编码:38KHz=26us void loop() { if(GET_BUTTONA()) { delay(10); if(GET_BUTTONA()) { sts = !sts; LED_SET(sts); Serial.println("Right button pressed!"); OneShot(); } } while(GET_BUTTONA()); //等待松开 } voidOneShot() { int i = 0; for(i = 76; i > 0; i--) //2100ms { IR_ON; //13.5 delayMicroseconds(12); IR_OFF; //13.7 delayMicroseconds(12); } IR_OFF; delay(28); //2803us for(i = 15; i > 0; i--) //393us { IR_ON; delayMicroseconds(12); IR_OFF; delayMicroseconds(12); } IR_OFF; delayMicroseconds(1580); //1611us for(i = 15; i > 0; i--) { IR_ON; delayMicroseconds(12); IR_OFF; delayMicroseconds(12); } delayMicroseconds(3580); for(i = 15; i > 0; i--) { IR_ON; delayMicroseconds(12); IR_OFF; delayMicroseconds(12); } IR_OFF; }
基于STM32的实现
在STM32F103上的实现也是非常简单，主要用到了GPIO控制和精确延时函数。红外控制引脚和按键引脚可根据需要来调整。
//根据Nikon ML-L3红外遥控器编码协议，产生快门指令 voidOneShot(void) { int i = 0; for(i = 76; i > 0; i--) //2100ms { IR_ON; //13.5 delay_us(12); IR_OFF; //13.7 delay_us(12); } IR_OFF; delay_ms(28); //2803us for(i = 15; i > 0; i--) //393us { IR_ON; delay_us(12); IR_OFF; delay_us(12); } IR_OFF; delay_us(1580); //1611us for(i = 15; i > 0; i--) { IR_ON; delay_us(12); IR_OFF; delay_us(12); } delay_us(3580); for(i = 15; i > 0; i--) { IR_ON; delay_us(12); IR_OFF; delay_us(12); } IR_OFF; }
基于FPGA的实现
对于FPGA来说，这种波形的产生，时间可以控制的更精确，这取决于FPGA的时钟，时钟越高精度越高，而且可控性更强一些，就是实现起来稍微麻烦一些。
Verilog文件
module ml_l3_pulse_gen( input clk_50M, //20ns input rst_n, input trig, //negedge trig output pulse ); parameter T1_2000US = 100000; parameter T2_28000US = 1400000; parameter T3_400US = 20000; parameter T4_1580US = 79000; parameter T5_400US = T3_400US; parameter T6_3580US = 179000; parameter T7_400US = T3_400US; parameter T1_STS = 1; parameter T2_STS = 2; parameter T3_STS = 3; parameter T4_STS = 4; parameter T5_STS = 5; parameter T6_STS = 6; parameter T7_STS = 7; parameter T8_STS = 8; parameter T0_STS = 0; parameter TIME_38KHZ = 658; reg [7:0] cur_sts; reg [31:0] cnt_38khz; reg [31:0] cnt; reg [31:0] cnt_max; reg en; reg pwm_38k; reg trig_reg; assign pulse = (en) ? pwm_38k : 0; always @ (posedge clk_50M) begin trig_reg <= trig; end always @ (posedge clk_50M) begin if(!rst_n) cnt_max <= 0; else begin case(cur_sts) T0_STS : cnt_max <= 0; T1_STS : cnt_max <= T1_2000US; T2_STS : cnt_max <= T2_28000US; T3_STS : cnt_max <= T3_400US; T4_STS : cnt_max <= T4_1580US; T5_STS : cnt_max <= T5_400US; T6_STS : cnt_max <= T6_3580US; T7_STS : cnt_max <= T7_400US; default: cnt_max <= 0; endcase end end always @ (posedge clk_50M) begin if(!rst_n) en <= 0; else begin case(cur_sts) 1,3,5,7: en <= 1; 2,4,6,0: en <= 0; default: en <= 0; endcase end end always @ (posedge clk_50M) begin if(!rst_n) cnt <= 0; else begin if(cur_sts != T0_STS && cnt < cnt_max) cnt <= cnt + 1; else cnt <= 0; end end always @ (posedge clk_50M) begin if(!rst_n) cur_sts <= T0_STS; else begin case(cur_sts) T0_STS: if(trig_reg & !trig) cur_sts <= T1_STS; T1_STS: if(cnt == T1_2000US) cur_sts <= T2_STS; T2_STS: if(cnt == T2_28000US) cur_sts <= T3_STS; T3_STS: if(cnt == T3_400US) cur_sts <= T4_STS; T4_STS: if(cnt == T4_1580US) cur_sts <= T5_STS; T5_STS: if(cnt == T5_400US) cur_sts <= T6_STS; T6_STS: if(cnt == T6_3580US) cur_sts <= T7_STS; T7_STS: if(cnt == T7_400US) cur_sts <= T0_STS; default: cur_sts <= T0_STS; endcase end end /* 38KHz counter */ always @ (posedge clk_50M) begin if(!rst_n) cnt_38khz <= 0; else begin if(en && cnt_38khz < TIME_38KHZ) cnt_38khz <= cnt_38khz + 1; else cnt_38khz <= 0; end end /* generate 38KHz pwm */ always @ (posedge clk_50M) begin if(!rst_n) pwm_38k <= 0; elseif(cnt_38khz == TIME_38KHZ) pwm_38k <= ~pwm_38k; end endmodule
仿真test bench 文件
`timescale 1ns/100ps module ml_l3_pulse_gen_tb; parameter SYSCLK_PERIOD = 20;// 50MHZ reg SYSCLK; reg NSYSRESET; reg trig; wire pulse; initial begin SYSCLK = 1'b0; NSYSRESET = 1'b0; trig = 0; end initial begin #(SYSCLK_PERIOD * 10 ) NSYSRESET = 1'b0; trig = 0; #(SYSCLK_PERIOD * 1000 ) NSYSRESET = 1'b1; #(SYSCLK_PERIOD * 10 ) trig = 1; #SYSCLK_PERIOD trig = 0; end always @(SYSCLK) #(SYSCLK_PERIOD / 2.0) SYSCLK <= !SYSCLK; ml_l3_pulse_gen ml_l3_pulse_gen_0 ( // Inputs .clk_50M(SYSCLK), .rst_n(NSYSRESET), .trig(trig), // Outputs .pulse(pulse) ); endmodule
实际使用效果
对于实际的脉冲时间，不用特别的精确，误差不要太大就行，最好使用示波器测量以下脉冲的时间。对于制作好的遥控器，只需要在相机周围按下按钮就可实现遥控快门。相机机身的红外接收头前后各有一个，可以方便在不同的位置遥控。如下图所示。
总结
这款尼康ML-L3红外遥控器的实现原理非常简单，可扩展性强，可以根据需要自己添加功能，如添加固定时间间隔拍摄，固定张数拍摄，用于拍摄制作延时视频所需要的图片素材。当然，也可以使用手机上的遥控器来实现这个功能。
