佳能镜头EOS-EF系统控制协议逆向工程

Posted 2022-11-27 岬淢箫声

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了佳能镜头EOS-EF系统控制协议逆向工程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

索引

前言
佳能EOS-EF系统
EF协议分析
- 测试使用的物理硬件

前言

本文属于专栏——工业相机。此专栏首先提供我人工翻译的法语文档部分，然后通过STM32F103C8T6控制佳能镜头，最后协同上位机或者NVIDIA Xavier实现自动对焦。还有一个用处不大的River文档，它知道如何让相机和镜头通信，也许对当前的摄影实践几乎没有帮助。

尽管如此，一些应用程序可能需要独立订购物镜的主要功能。撇开工业世界及其特殊机器不谈，在另一个品牌的图像采集系统上安装佳能光学元件是不可能的，而且是有罪的，无论是出于经济原因还是纯粹的技术原因，获得的组合提供了其他不可用的功能。例如，可以在混合动力车身或视频DOS上安装一个超级远距镜头，或者重新使用旧的XL视频恢复光盘。如果所有物镜都有一个外部焦点控制，光圈控制仍然是计算机控制的，因此需要知道要发送的命令和驱动它的EF协议。

请注意，本文件是通过分析电气通讯和信号而编写的，没有原始的制造商来源。这种逆向工程方法在欧洲是允许的，在某些国家是非法的，读者应当事先确认。用户自行对本文中的评论负全部责任。它们的适用范围仅限于编写本文件时需要使用的材料，作者不保证与其他或更新的外壳和物镜兼容。同样明显的是，由于所采用的方法以及测试的物镜和容器数量较少，本文所载信息可能只是部分和不完整的。

佳能EOS-EF系统

EOS（电子光学系统）于1987年问世，消除了当时使用的机械连杆控制所带来的所有限制，并为实现精确可靠的自动对焦控制开辟了可能性。

为了实现这一点，光圈位置和焦距镜头位移控制由电动机辅助，电动机由电子装置控制，并在镜筒和物镜之间建立双向计算机连接。

这种电子连杆需要设计一种新型的瞄准装置，这种瞄准装置不再由机械控制，而是由电气连杆组成：EF支架及其后来的EF-S、EF-M和XL系列相机。

EF连接器的物理构成

该电气连杆由两个螺纹接头组成，其安装在支架支撑平面上。安装侧接头的触点是固定的，壳体上的触点由弹簧安装的活塞组成，以补偿轴向安装间隙。只有在完全定位两个外壳和物镜接头时，才能激活接头触点上来自外壳的不同电源电压和对话框信号。

EF连接器可分为多个功能块。前三个触点提供电源电压，并通过Boiter提供光学安装检测，后五个触点从Boiter/光学串行链路提供CPU电压和数据信号。

某些光学元件上的第三个三触点块用于编码和检测光学补偿器（遥控器或Life Size Converter）的安装。

线路引脚

物镜电源电压（电机）（VDD）VBat2 = 4.75v (+/-0.25v)
检测镜头是否存在（DET）
功率接地（P-GND）
物镜5V逻辑电源（VCC） Vdd2 = 5v
上位机->镜头（DCL）
镜头->上位机（DLC）
时钟（SCK）
数字接地（GND）
通用遥控器编码（COM I）
遥控器（1.4X和LifeSizeConverter）编码位1
遥控器（1.4X-2X）编码位2

引脚作用

VBat2 = 4.75v (+/-0.25v)

由外壳的DC-DC板产生的光学电源电压，为动力装置（AF、USM、隔膜、稳定等）供电。仅在需要时由物镜提供。请注意，在旧的电瓶上，电压是由电池直接传递的，因此电压约为6V。由于物镜中使用的某些集成电路的电压不能超过7V，因此发送原始锂离子电池电压（8V4max）可能会导致物镜损坏。

Vdd2 = 5v

光学计算机系统的电源电压。通过将外壳的DET端子接地进行检测，在设置物镜时激活，为此，物镜连接器将其DET和P-GND端子连接起来。在遥控器的情况下，在设置VDD2切割镜头时启用一个开关，以避免该电压激活接头可见。请注意，该电压始终存在，包括车厢开关ON OFF，因此只能对已拆下的蓄电池进行触点干预。

P-Gnd, D-Gnd

设备的质量，在相同的电气等级，但由于EMC原因，在镜筒上使用不同的内部接线，P-GND来自DCDC板，D-GND来自CPU板。

Det

具有5V牵引电阻的输入，并在安装光学元件时接地，激活VDD2输出。

DCL, DLC, LCLK

计算机信号0-5V（逻辑电平高A+5V，其余为高状态）。这些信号的输出阻抗约为10KΩ，当然使用RTL逻辑，低于33KHO的外部负载可能会阻止它们正常工作。始终处于活动状态的外壳处于非待机状态，定期轮询以控制光学元件的状态。由于相机或镜头在低电平下激活LCLK时钟信号，因此禁止使用TTL逻辑来控制镜头。

简化的运行时间表

Introduction Objectif：接入物镜
Initialisation：初始化
Polling：轮询
Prise de vue：拍摄
Retrait Obj.：移除物镜

EF外壳/光纤链路简化原理图

通用EF协议

所有镜头控制（光圈设置、AF启动、IS…）以及反馈（光学特性、验证等）以串行形式在外壳及其光学元件之间传输。

使用的传输格式基于经典的摩托罗拉SPI模式3（静止状态1信号，时钟量前端数据验证），8位，MSB优先，旧一代光学系统的载波约为80kHz，新一代光学系统的载波约为500kHz。

在第8位之后，接收器通过将时钟设置为低状态（约15µs）来执行传输无损拆卸或镜头占用信息。

传输协议随着时间的推移而演变，并存在于许多版本中，理论上确保了自上而下的兼容性。这种兼容性并不是绝对完美的，因此，与某些西格玛光学元件的问题可能是由于出现了产生错误01的数字外壳（网上有一个基于Attiny24的硬件补丁）。在光学元件和外壳之间的初始交换过程中，此版本信息将与光学元件的特性和可能性进行通信。

由于光学元件允许通过EF端口更新固件，Canon很可能在现有协议中增加了一种高速对话框模式，允许发送大量数据块。

LCLK时钟信号

Cycle transmission cctet：循环传输

Octet+1：下一个字节

EF帧示例

EF协议分析

测试使用的物理硬件

处理镜筒或物镜时的主要风险是造成短路和破坏其中一个。因此，最好使用标准的非DIY EF连接器，要么修改一个低成本的延长环，要么像这里一样使用旧的回收银罐的尸体。

在这个例子中，一块大的实验电路板被固定在这个相机的薄膜平面上，这个相机的所有内部部件都被剥离了，为部件留下了足够的空间。

电源

物镜由5V电源供电，包括物镜的电源部分（额定4.75V）、保险丝和二极管交叉保护，以防过载和极性反转。如果物镜的处理器VDD2电压保持恒定，则VBAT2电机的电源电压将通过MOSFET P OA4407由处于高状态的外部信号在VBAT2中进行调试。两个信号LED允许查看物镜上是否存在这些电压。镜头0V回路中的并联电阻允许最终测量和控制镜头所消耗的强度（IXBT.com上的想法被盗）。

这里的电源是一个经典的USB 2A扇区块，并联的螺纹接线板允许为用于测试的EOS500电池供电，以取代CR2电池。

两个白色5830 CMS LED，焊接在印刷电路板的铜侧，并通过跳线进行调试，最终允许从透镜内部照明。