手把手教你DIY尼康ML-L3红外遥控器
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
#define Led_Pin 13
#define ButtonA_Pin 4
#define ButtonB_Pin 5
#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
}
void OneShot()
{
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
void OneShot(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;
else if(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。
代码获取
以上代码已经开源在Github和Gitee平台，地址如下。
- Github开源地址:
https://github.com/whik/nikon-wireless-remote-control-ML-L3-DIY.git - Gitee开源地址 :
https://gitee.com/whik/nikon-wireless-remote-control-ML-L3-DIY.git
没有使用代码托管平台的朋友，可以在公众号后台回复【尼康遥控器】也可以获取代码。
参考资料
文中的ML-L3拆解图，Arduino代码参考自以下链接内容。
- http://www.bigmike.it/ircontrol/
- https://www.sbprojects.net/projects/nikon/index.php
- https://learn.adafruit.com/ir-sensor/making-an-intervalometer
推荐阅读
- 我的个人博客：www.wangchaochao.top
- 我的公众号：mcu149
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