手把手教你做一個相機(jī)紅外遙控器

ML-L3是用于尼康部分型號相機(jī)的無線紅外遙控器，可以通過紅外方式來控制快門的釋放，支持B門拍攝。官方售價100RMB左右，山寨版售價10RMB左右。雖然也能實現(xiàn)基本的遙控功能，但是功能還是比較單一，如不能實現(xiàn)定時拍攝，即用來拍攝制作延時視頻的素材。本篇文章介紹如何通過Arduino、MCU或FPGA來控制紅外發(fā)射器，產(chǎn)生快門指令從而實現(xiàn)無線遙控快門的功能。

拆解ML-L3遙控器

為了實現(xiàn)ML-L3遙控器的功能，我們首先要了解無線遙控器的原理。當(dāng)然最好的方式就是拆解一個ML-L3，然后看看內(nèi)部的電路，然后測出紅外的編碼。但是手頭又沒有這樣的一個遙控器，有國外的網(wǎng)友已經(jīng)拆解了并且測出了紅外編碼的波形，如下圖。

官方遙控器PCB板：

山寨遙控器PCB板：

從PCB板來看，果然還是官方的用料更足一些，通過測量紅外發(fā)射引腳，在按下按鈕時，紅外發(fā)射頭會發(fā)出一串脈沖信號，如下圖所示：

其中黑色的部分是38KHz的PWM方波，空白部分是低電平，以上波形就表示一個快門指令。

紅外遙控協(xié)議主要有兩種：NEC協(xié)議和Philips RC-5協(xié)議，NEC采用PWM方式調(diào)制，RC-5采用PPM方式調(diào)制。其中使用最多的是NEC協(xié)議，38KHz載波，一般是由引導(dǎo)碼 地址碼 地址反碼 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)反碼構(gòu)成。其中邏輯0和邏輯1的編碼如下：

基于Arduino的實現(xiàn)

好了，知道了快門指令的紅外波形，我們只需要寫個函數(shù)實現(xiàn)這一串脈沖信號就可以了。Arduino開發(fā)板，我手頭上有的是Circuit Playground Express這款開發(fā)板，板載一對紅外發(fā)射接收頭，和兩路按鍵，對于我們的功能已經(jīng)是足夠用了。在使用前需要先安裝Cortex-M0的庫。

程序非常簡單，按下按鍵時，發(fā)出一個快門指令：

1. #include

2. 
   

3. #define IR_Pin 25

4. #defineLed_Pin13

5. #defineButtonA_Pin4

6. #defineButtonB_Pin5

7. 
   

8. #define LED_ON digitalWrite(Led_Pin, LOW)

9. #define LED_OFF digitalWrite(Led_Pin, HIGH)

10. #define LED_SET(x) digitalWrite(Led_Pin, x)

11. 
    

12. #define IR_ON digitalWrite(IR_Pin, HIGH)

13. #define IR_OFF digitalWrite(IR_Pin, LOW)

14. 
    

15. #define GET_BUTTONA() digitalRead(ButtonA_Pin)

16. #define GET_BUTTONB() digitalRead(ButtonB_Pin)

17. 
    

18. int sts = 0;

19. 
    

20. void setup()

21. {

22. pinMode(IR_Pin, OUTPUT);

23. pinMode(Led_Pin, OUTPUT);

24. pinMode(ButtonA_Pin, INPUT_PULLDOWN);

25. pinMode(ButtonB_Pin, INPUT_PULLDOWN);

26. 
    

27. Serial.begin(9600);

28. }

29. 
    

30. //Nikon ML-L3 紅外遙控器快門編碼:38KHz=26us

31. void loop()

32. {

33. if(GET_BUTTONA())

34. {

35. delay(10);

36. if(GET_BUTTONA())

37. {

38. sts = !sts;

39. LED_SET(sts);

40. Serial.println("Right button pressed!");

41. OneShot();

42. }

43. }

44. while(GET_BUTTONA()); //等待松開

45. }

46. 
    

47. voidOneShot()

48. {

49. int i = 0;

50. for(i = 76; i > 0; i--) //2100ms

51. {

52. IR_ON; //13.5

53. delayMicroseconds(12);

54. IR_OFF; //13.7

55. delayMicroseconds(12);

56. }

57. IR_OFF;

58. delay(28); //2803us

59. for(i = 15; i > 0; i--) //393us

60. {

61. IR_ON;

62. delayMicroseconds(12);

63. IR_OFF;

64. delayMicroseconds(12);

65. }

66. IR_OFF;

67. delayMicroseconds(1580); //1611us

68. 
    

69. for(i = 15; i > 0; i--)

70. {

71. IR_ON;

72. delayMicroseconds(12);

73. IR_OFF;

74. delayMicroseconds(12);

75. }

76. delayMicroseconds(3580);

77. for(i = 15; i > 0; i--)

78. {

79. IR_ON;

80. delayMicroseconds(12);

81. IR_OFF;

82. delayMicroseconds(12);

83. }

84. IR_OFF;

85. }

基于STM32的實現(xiàn)

在STM32F103上的實現(xiàn)也是非常簡單，主要用到了GPIO控制和精確延時函數(shù)。紅外控制引腳和按鍵引腳可根據(jù)需要來調(diào)整。

1. //根據(jù)Nikon ML-L3紅外遙控器編碼協(xié)議，產(chǎn)生快門指令

2. voidOneShot(void)

3. {

4. int i = 0;

5. for(i = 76; i > 0; i--) //2100ms

6. {

7. IR_ON; //13.5

8. delay_us(12);

9. IR_OFF; //13.7

10. delay_us(12);

11. }

12. IR_OFF;

13. delay_ms(28); //2803us

14. for(i = 15; i > 0; i--) //393us

15. {

16. IR_ON;

17. delay_us(12);

18. IR_OFF;

19. delay_us(12);

20. }

21. IR_OFF;

22. delay_us(1580); //1611us

23. 
    

24. for(i = 15; i > 0; i--)

25. {

26. IR_ON;

27. delay_us(12);

28. IR_OFF;

29. delay_us(12);

30. }

31. delay_us(3580);

32. for(i = 15; i > 0; i--)

33. {

34. IR_ON;

35. delay_us(12);

36. IR_OFF;

37. delay_us(12);

38. }

39. IR_OFF;

40. }

基于FPGA的實現(xiàn)

對于FPGA來說，這種波形的產(chǎn)生，時間可以控制的更精確，這取決于FPGA的時鐘，時鐘越高精度越高，而且可控性更強一些，就是實現(xiàn)起來稍微麻煩一些。

Verilog文件

1. module ml_l3_pulse_gen(

2. 
   

3. input clk_50M, //20ns

4. input rst_n,

5. input trig, //negedge trig

6. 
   

7. output pulse

8. );

9. 
   

10. parameter T1_2000US = 100000;

11. parameter T2_28000US = 1400000;

12. parameter T3_400US = 20000;

13. parameter T4_1580US = 79000;

14. parameter T5_400US = T3_400US;

15. parameter T6_3580US = 179000;

16. parameter T7_400US = T3_400US;

17. 
    

18. parameter T1_STS = 1;

19. parameter T2_STS = 2;

20. parameter T3_STS = 3;

21. parameter T4_STS = 4;

22. parameter T5_STS = 5;

23. parameter T6_STS = 6;

24. parameter T7_STS = 7;

25. parameter T8_STS = 8;

26. parameter T0_STS = 0;

27. parameter TIME_38KHZ = 658;

28. 
    

29. reg [7:0] cur_sts;

30. reg [31:0] cnt_38khz;

31. reg [31:0] cnt;

32. reg [31:0] cnt_max;

33. 
    

34. reg en;

35. reg pwm_38k;

36. reg trig_reg;

37. 
    

38. assign pulse = (en) ? pwm_38k : 0;

39. 
    

40. always @ (posedge clk_50M)

41. begin

42. trig_reg <= trig;

43. end

44. 
    

45. always @ (posedge clk_50M)

46. begin

47. if(!rst_n)

48. cnt_max <= 0;

49. else

50. begin

51. case(cur_sts)

52. T0_STS : cnt_max <= 0;

53. T1_STS : cnt_max <= T1_2000US;

54. T2_STS : cnt_max <= T2_28000US;

55. T3_STS : cnt_max <= T3_400US;

56. T4_STS : cnt_max <= T4_1580US;

57. T5_STS : cnt_max <= T5_400US;

58. T6_STS : cnt_max <= T6_3580US;

59. T7_STS : cnt_max <= T7_400US;

60. default: cnt_max <= 0;

61. endcase

62. end

63. end

64. 
    

65. always @ (posedge clk_50M)

66. begin

67. if(!rst_n)

68. en <= 0;

69. else

70. begin

71. case(cur_sts)

72. 1,3,5,7: en <= 1;

73. 2,4,6,0: en <= 0;

74. default: en <= 0;

75. endcase

76. end

77. end

78. 
    

79. always @ (posedge clk_50M)

80. begin

81. if(!rst_n)

82. cnt <= 0;

83. else

84. begin

85. if(cur_sts != T0_STS