如何做一个相机红外遥控器？

  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：

  #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=26usvoid 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);  //2803usfor(i = 15; i > 0; i--) //393us{    IR_ON;    delayMicroseconds(12);    IR_OFF;    delayMicroseconds(12);}  IR_OFF;  delayMicroseconds(1580);    //1611usfor(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);  //2803usfor(i = 15; i > 0; i--)  //393us{        IR_ON;        delay_us(12);        IR_OFF;        delay_us(12);}    IR_OFF;    delay_us(1580);    //1611usfor(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,  //20nsinput rst_n,input trig,     //negedge trigoutput 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;endalways @ (posedge clk_50M)beginif(!rst_n)        cnt_max <= 0;else begincase(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;        endcaseendendalways @ (posedge clk_50M)beginif(!rst_n)        en <= 0;elsebegincase(cur_sts)1,3,5,7: en <= 1;2,4,6,0: en <= 0;default: en <= 0;        endcaseendendalways @ (posedge clk_50M)beginif(!rst_n)        cnt <= 0;elsebeginif(cur_sts != T0_STS && cnt < cnt_max)            cnt <= cnt + 1;else             cnt <= 0;endendalways @ (posedge clk_50M)beginif(!rst_n)        cur_sts <= T0_STS;else begincase(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;        endcaseendend/* 38KHz counter */always @ (posedge clk_50M)beginif(!rst_n)        cnt_38khz <= 0;else beginif(en && cnt_38khz < TIME_38KHZ)            cnt_38khz <= cnt_38khz + 1;else             cnt_38khz <= 0;endend/* generate 38KHz pwm */always @ (posedge clk_50M)beginif(!rst_n)        pwm_38k <= 0;elseif(cnt_38khz == TIME_38KHZ)        pwm_38k <= ~pwm_38k;endendmodule仿真test bench 文件
`timescale 1ns/100psmodule ml_l3_pulse_gen_tb;parameter SYSCLK_PERIOD = 20;// 50MHZreg SYSCLK;reg NSYSRESET;reg trig;wire pulse;initialbegin    SYSCLK = 1'b0;    NSYSRESET = 1'b0;    trig = 0;endinitialbegin    #(SYSCLK_PERIOD * 10 )        NSYSRESET = 1'b0;        trig = 0;    #(SYSCLK_PERIOD * 1000 )        NSYSRESET = 1'b1;    #(SYSCLK_PERIOD * 10 )        trig = 1;    #SYSCLK_PERIOD        trig = 0;endalways @(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。

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  #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=26usvoid 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);  //2803usfor(i = 15; i > 0; i--) //393us{    IR_ON;    delayMicroseconds(12);    IR_OFF;    delayMicroseconds(12);}  IR_OFF;  delayMicroseconds(1580);    //1611usfor(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);  //2803usfor(i = 15; i > 0; i--)  //393us{        IR_ON;        delay_us(12);        IR_OFF;        delay_us(12);}    IR_OFF;    delay_us(1580);    //1611usfor(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,  //20nsinput rst_n,input trig,     //negedge trigoutput 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;endalways @ (posedge clk_50M)beginif(!rst_n)        cnt_max <= 0;else begincase(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;        endcaseendendalways @ (posedge clk_50M)beginif(!rst_n)        en <= 0;elsebegincase(cur_sts)1,3,5,7: en <= 1;2,4,6,0: en <= 0;default: en <= 0;        endcaseendendalways @ (posedge clk_50M)beginif(!rst_n)        cnt <= 0;elsebeginif(cur_sts != T0_STS && cnt < cnt_max)            cnt <= cnt + 1;else             cnt <= 0;endendalways @ (posedge clk_50M)beginif(!rst_n)        cur_sts <= T0_STS;else begincase(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;        endcaseendend/* 38KHz counter */always @ (posedge clk_50M)beginif(!rst_n)        cnt_38khz <= 0;else beginif(en && cnt_38khz < TIME_38KHZ)            cnt_38khz <= cnt_38khz + 1;else             cnt_38khz <= 0;endend/* generate 38KHz pwm */always @ (posedge clk_50M)beginif(!rst_n)        pwm_38k <= 0;elseif(cnt_38khz == TIME_38KHZ)        pwm_38k <= ~pwm_38k;endendmodule仿真test bench 文件
`timescale 1ns/100psmodule ml_l3_pulse_gen_tb;parameter SYSCLK_PERIOD = 20;// 50MHZreg SYSCLK;reg NSYSRESET;reg trig;wire pulse;initialbegin    SYSCLK = 1'b0;    NSYSRESET = 1'b0;    trig = 0;endinitialbegin    #(SYSCLK_PERIOD * 10 )        NSYSRESET = 1'b0;        trig = 0;    #(SYSCLK_PERIOD * 1000 )        NSYSRESET = 1'b1;    #(SYSCLK_PERIOD * 10 )        trig = 1;    #SYSCLK_PERIOD        trig = 0;endalways @(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。

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