Four Thirds Communication Protocol | preamp.org (original) (raw)

Five years after I first prepared an Olympus lens with connections to capture the camera to lens communication, I finally managed do obtain (well, buy) a logic analyzer to actually do this. Might be a little late already, though, since Four Thirds seems to be abandoned - or at least it's getting replaced by the new Standard ''Micro Four Thirds''.

Four Thirds Pinout

Figuring out the connections wasn't that hard at all. Of course I'm not sure wether I'm perfectly right with my suggestions made here, so please take this information ''as is'' and with no warranty! Clock and Data are correct for sure, as are VCC (Battery power), GND and VDD (Microcontroller power; goes low if you press the lens release button). The Reset line stays low all the time, so I guess it's a reset line going high while flashing a new lens firmware.
The other two are just educated guesses. They look like some DTR/ACK lines for Body and Lens respectively. Here's an example: The Camera Body wants to send a Byte to the Lens, so Pin 5 goes high. The Lens needs some microseconds to wake up and pulls Pin 4 high. Now the Body sends it's Byte and the Lens does whatever it has to do with it and pulls Pin 4 low when it has finished. The lens may need some time for this, so I guess it may keep the line high for several microseconds. Otherwise a protocol with fixed time frames could have been used, conserving at least two pins. I may be totally wrong with this, though.
Data is transmitted via the ubiquitous SPI protocol. Or at least something the like. Clock speed is 500kHz, Transfer size 8 Bits, pretty standard. On a quick test I've noticed that the camera seems to pull all the lines low (including Clock!) on several occassions like when you push the shutter and when the exposure has finished. Here are the settings from the Logic Analyzer:

SPI Protocol Analyzer Settings

Here is what the transmission looks like in graphical form:

Initial Data Transmission on camera switch-on

Lens transmitting its name

Note that on the second picture it is apparent that the lens is trying to send the characters in a fixed interval, while the body takes different times to acknowledge and start the transmission.
Some of the transmitted Data makes perfect sense, the text ''OLYMPUS DIGITAL 14-45mm LENS'' for example is the lens designator, the serial number and some other values are found in the EXIF's MakerNotes. On the other hand, I'm not quite sure what all that other stuff is for :(. I've read something about ballistics tables and focus correction values in several forums, but I have no idea yet how to figure that out.

These are my findings regarding the polling of the lens which occurs about every 104 milliseconds:

Byte Number:

1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18

Infinity focus:

192, 241, 0, 0, 177, 11, 0, 160, 0, 31, 255, 255, 2, 5, 0, 0, 0, 196

Focusing closer:

192, 241, 0, 0, 177, 11, 0, 128, 0, 31, 43, 1, 2, 5, 11, 2, 0, 223 192, 241, 0, 0, 177, 11, 0, 128, 0, 31, 155, 0, 2, 5, 85, 3, 0, 153 192, 241, 0, 0, 177, 11, 0, 128, 0, 31, 87, 0, 2, 5, 121, 5, 0, 123

Close focus:

192, 241, 0, 0, 177, 11, 0, 144, 0, 31, 78, 0, 2, 5, 254, 5, 0, 7


Byte 8: 0 - 0000 0000 - Single Autofocus active 160 - 1010 0000 - Manual Focus @ infinity 144 - 1001 0000 - Manual Focus @ close-up 128 - 1000 0000 - Manual Focus in between

Byte 10: Changes linearly while zooming from 31 @ 45mm to 0 @ 14mm

Bytes 11 + 12: FF FF - 65535 - infinity focus 4E 00 - 78 - close focus Focus distance ?

Bytes 13 + 14: Seem to depend on the zoom position at switch-on. Do not change while zooming or focusing manually.

Bytes 15 + 16: 00 00 - 0 - infinity focus FE 05 - 1534 - close focus Focus mechanism position ?

Byte 18: Checksum of Bytes 8 to 17, maybe 7 to 17

The first 4 Bytes are sent from Body to Lens, the remaining 14 from Lens to Body.

This is the whole initial communication between Lens and Body:

µs since value value
last value decimal char. dir. notes

      0                                 camera switch on                                     
102.073         176              BTL    
     56         242              BTL    
     81           0              BTL    
    166           0              BTL    
    387         162              BTL    
 26.540           0              BTL    
    661         192              BTL    
     77         246              BTL    
     79           0              BTL    
    164           0              BTL    
    376         182              LTB    
    230           5              LTB    
    384           0              LTB    
    206          10              LTB    
    115          11              LTB    
    118          12              LTB    
    115          13              LTB    
    260          46         .    LTB    
    648         192              BTL    
     86         240              BTL    
     82          32              BTL    
    336           0              BTL    
    379         208              LTB    
  2.197         237              LTB    
    215           7              LTB    
    200          67         C    LTB    LensProperties (2 Bytes)
    121         192              LTB    
    212           0              LTB    
    122           0              LTB    Lens ID (3 Bytes)
    120          24              LTB    
    118           0              LTB    
    116           2              LTB    
    254           0              LTB    
    124          79         O    LTB    Start lens designation                               
    339          76         L    LTB    
    301          89         Y    LTB    
    251          77         M    LTB    
    227          80         P    LTB    
    257          85         U    LTB    
    238          83         S    LTB    
    427          32              LTB    
    272          68         D    LTB    
    254          73         I    LTB    
    237          71         G    LTB    
    245          73         I    LTB    
    238          84         T    LTB    
    245          65         A    LTB    
    237          76         L    LTB    
    413          32              LTB    
    271          49         1    LTB    
    246          52         4    LTB    
    237          45         -    LTB    
    246          52         4    LTB    
    240          53         5    LTB    
    249         109         m    LTB    
    237         109         m    LTB    
    323          32              LTB    
    270          76         L    LTB    
    254         101         e    LTB    
    232         110         n    LTB    
    253         115         s    LTB    ? stop lens designation (28 chars)                   
    232           0              LTB    
    253           0              LTB    
    232           0              LTB    
    426           0              LTB    ? stop lens designation (32 chars)                   
    260          32              LTB    ? length of the following blocks (32x 2 Bytes)       
    397          26              LTB    ? number of the following blocks                     
    248          16              LTB    
    255          14              LTB    ? minimum focal length (2 Bytes)                     
    232           0              LTB    
    253          45         -    LTB    ? maximum focal length (2 Bytes)                     
    232           0              LTB    
    320          49         1    LTB    start lens serial number                             
    289          48         0    LTB    
    234          50         2    LTB    
    246          51         3    LTB    
    238          53         5    LTB    
    245          55         7    LTB    
    239          52         4    LTB    
    245          56         8    LTB    
    320          51         3    LTB    ? stop lens serial number (9 chars)                  
    291           0              LTB    
    233           0              LTB    
    253           0              LTB    ? stop lens serial number (12 chars)                 
    277           4              LTB    lens Firmware version (2 Bytes)
    124          16              LTB    
    382           0              LTB    
    125         255              LTB    
    117         255              LTB    
  2.337          15              LTB    start of block #1. ?(14mm + 1)?                      
    197           0              LTB    
    230          16              LTB    
    212           0              LTB    
    214          17              LTB    
    229           0              LTB    
    216          18              LTB    
    214           0              LTB    
    229          18              LTB    
    422           0              LTB    
    261          19              LTB    
    216           0              LTB    
    214          20              LTB    
    229           0              LTB    
    216          21              LTB    
    214           0              LTB    
    228          22              LTB    
    380           0              LTB    
    240          23              LTB    
    229           0              LTB    
    216          24              LTB    
    214           0              LTB    
    229          25              LTB    
    216           0              LTB    
    214          26              LTB    
    228           0              LTB    
    296          27              LTB    
    260           0              LTB    
    217          28              LTB    
    214           0              LTB    
    228          29              LTB    
    217           0              LTB    
    214          30              LTB    
    228           0              LTB    
    216          31              LTB    
    307           0              LTB    
    245          32              LTB    
    214           0              LTB    
    229          32              LTB    
    217           0              LTB    
    214          33         !    LTB    
    229           0              LTB    
    216          34         "    LTB    
    214           0              LTB    
    310          35         #    LTB    
    244           0              LTB    
    228          36         $    LTB    
    216           0              LTB    
    215          37         %    LTB    
    229           0              LTB    
    217          38         &    LTB    
    277           0              LTB    
    398          39              LTB    
    237           0              LTB    
    229          40         (    LTB    
    216           0              LTB    
    214          41         )    LTB    
    229           0              LTB    
    217          42         *    LTB    
    214           0              LTB    
    228          43         +    LTB    
    296           0              LTB    
    260          44              LTB    ?(45mm – 1)?                                         
    216           0              LTB    
  2.309         157              LTB    start of block #2                                    
    120           3              LTB    
    121         171              LTB    
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    273          71         G    LTB    
    273           0              LTB    
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    263           0              LTB    
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    273           0              LTB    
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    272           0              LTB    
    274         161              LTB    
    257           0              LTB    
    272         221              LTB    
    263           0              LTB    
    273           3              LTB    
    273           0              LTB    
    257           9              LTB    
    270           0              LTB    
    263          12              LTB    
    273           0              LTB    
    273          60         <    LTB    
    257           0              LTB    
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  2.801         192              BTL    start of first poll                                  
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    261         170              LTB    checksum of preceding 10 Bytes                       
104.740         192              LTB    start of next poll, repeating every ~104ms           
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    170           0              LTB    
    196          31              LTB    
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    193         255              LTB    
    193           2              LTB    
    193           5              LTB    
    193         134              LTB    
    192           0              LTB    
    193           0              LTB    
    333         170              LTB    checksum of preceding 10 Bytes

I haven't figured out yet where or how the lens tells the body it's minimum and maximum aperture. Here's how the body tells the lens to stop down, though:

close aperture: 176 210 xxx xxx open aperture: 176 215 0 0

aperture command value data

estimated

1.0 0 0 1.1 85 0 1.2 170 0 1.4 0 1 1.6 85 1 1.8 170 1 2 0 2 2.2 85 2 2.5 170 2 2.8 0 3 3.2 85 3 3.5 170 3

determined

3.5 157 131 3.6 171 131 3.7 198 131 3.8 211 131 3.9 236 131 4.0 248 131 4.1 17 132 4.2 28 132 4.3 51 132 4.4 62 132 4.5 84 132 4.6 106 132 4.7 116 132 4.8 137 132 4.9 156 132 5.0 166 132 5.1 176 132 5.2 195 132 5.3 213 132 5.4 222 132 5.5 231 132 5.6 249 132

4 0 4 4.5 85 4 5.0 170 4 5.6 0 5 6.3 85 5 7.1 170 5 8 0 6 9 85 6 10 170 6 11 0 7 13 85 7 14 170 7 16 0 8 18 85 8 20 170 8 22 0 9

Here are all the command sequences I inspected closer. Couldn't make sense of them all just yet:

160 176 254 0 ? stop of exposure ? 160 177 0 0 ? start of exposure ?

176 160 0 0 prepare for shutdown

176 161 xxx xxx change focus to/by value 176 173 0 0 start single autofocus

176 209 xxx xxx close aperture to value for depth of field preview 176 210 xxx xxx close aperture to value 176 215 0 0 open aperture

176 242 0 0 (first command on switch-on)

192 240 32 0 ? request full lens data ? 192 241 0 0 poll 192 246 0 0 ?

192 250 xxx xxx ? 192 251 0 0 ?

I've attached some files for your personal enjoyment. You'll need the free software from Saleae Logic to view these.
Note these are only the first tests I've done so far. If you want to help me in decoding this stuff, feel free to request some more log files. I'll do my best to accomplish them :).

ft_logic01.7z – 7z archive – 398 216 Bytes
ft_logic02.7z – 7z archive – 804 347 Bytes