04 PWM、PPM、Sbus与DSM2接线方式解析.docx

PWM、PPM、S.bus 与 DSM2 接线方式解析一、PWM1、 PWM 的含义PWM ，Pulse Width Modulation 的缩写，英文意思是 脉宽调制，在航模中主要用于舵机的控制这是一种古老而 通用的工业信号，是一种最常见的控制信号该信号主要原 理是通过周期性跳变的高低电平组成方波，来进行连续数据 的输出如下图所示：Paste_Image.png而航模常用的PWM信号，其实只使用了它的一部分功能,就是只用到高电平的宽度来进行信号的通信，而固定了周 期，并且忽略了占空比参数PWM 的优点很明显：由于传输过程全部使用满电压传输，非 0 即 1，很像数 字信号， 所以他拥有了数字信号的抗干扰能力脉宽的调节是连续的，使得它能够传输模拟信号PWM 信号的发生和采集都非常简单，现在的数字电路则 使用计 数的方法产生和采集 PWM 信号信号值与电压无关，这在电压不恒定的条件下非常有 用，比如电池电压会随消耗而降低，DCDC都会存在纹波等 等，这些因素不会干扰信号的传输2、PWM 通信协议高电平有效高电平电压：常见4. 8~6V,也有使用3.3V 和更高电压的，要看舵机的承受能力信号周期：常见 50Hz 和 300Hz 两种，前者被称为模拟 舵机，后者被称为数字舵机。

注意纠正一个概念，舵机的模 拟和数字之分其实指的是信号采集器，是使用模拟电路还是 使用数字电路，跟信号频率无关，当然数字采集器的采集能 力较强，所以频率可以高一些但是随着技术进步，现在即 使买 50Hz 的舵机也同样使用数字电路进行信号采集，哪里 来的模拟舵机呢？建议大家忘记这两个词汇吧脉宽宽度： 50Hz 信号多用于老式舵机，是上个世纪舵机 的主要控制信号形式，其脉宽宽度为 0.5ms 至 2.5ms 300Hz 信号则是目前使用的最广泛的信号形式，其波形速度快，每 秒可以传输 300 次，所以相应的脉宽也有所减小为 0.9ms 至 2. 1ms两种舵机控制信号如下图所示：JJ50hz与300hz的PWM控制信号与角度关系0.5ms1 5ms2 ms純Ult*出結幫与■入ffe号静冲賣廈的戋泵.蕊隣遵度蛇机普Mz 1950usfiC45"90*TProgrammerPfogrammer3 XTV1500v sec NeutrallOSDusec、45「PPM、 什么是 PPMPWM 信号被广泛用于舵机控制，但是它有一个明显的缺 陷，就是有多少个舵机就需要多少个控制线路而很多时候 不希望线路太多，尤其是遥控器的无线信号，只可能有一路 通信要传递多路舵机控制信息，于是 PPM 信号诞生了。

1、PPM 的含义PPM，pulse-positionmodulation 的缩写，英文意思是 脉冲位置调制在上个世纪，航模领域中主要使用这种信号作为遥控器的主要无线通信协议，后来被用于教练线和模拟器该信号使用多个脉冲作为一组，并以组为单位周期性发送通过组内各个脉冲之间的宽度来传输相应通道的舵机控制信息2、 PPM 通信协议 高电平有效 高电平电压：常见 4.8~6V信号周期：24ms单个脉冲宽度： 0.4ms 脉冲间距： 0.9ms 至 2.1ms三、bus （这里指的不是公共汽车）1、 S.bus 的含义S. bus，是Smart-BUS的简称，即智能总线该总线是 日本Futaba公司自己使用的专用总线协议该协议有两个特点：一个是数字化，一个是总线化 数 字化是指的该协议使用现有数字通信接口作为通信的硬件 协议，使用专用的软件协议，这使得该设备非常适合在单片 机系统中使用，也就是说适合与飞控连接这也就是我为什 么要将这个协议详细叙述的原因，我认为使用PX4飞控是离 不开这种纯数字的通信协议的另外在其硬件协议中使用了 数据校验增加抗干扰能力 总线化指的是一个数字接口可 以连接多个设备，这些设备（主要是舵机和电调）通过 Hub 与一个 S.bus 总线连接，并能够得到各自的控制信息。

如下图所示：-芟1°D1819 92、S.bus 硬件协议S.bus使用RS232C串口的硬件协议作为自己的硬件运行 基础使用TTL电平，即3. 3V使用负逻辑，即低电平为“1”，高电平为“0”波特率：100000 （100k）,注意：不兼容波特率115200 数据位 8bit， 1 个停止位，无校验位，无流控制3、S.bus 软件协议每帧数据还有 25 字节每字节含有 12 个比特，使用 1 个起始位“0”， 8 个数据位， 1 个奇校验位（ 8 个数据位中 1 的数量为奇数则此位为“ 1 ”否则为“0”），两个终止位 “ ”采用 LSB first 方式发送，即最低有效位（二进制数据 右侧）先发帧头： 1111 0000（二进制），帧尾： 0000 0000（二进 制）数据：从第 1 数据字节起，到第 22 字节，一共有数据 位 176 个，它们按照顺序分别是通道 1 至通道 16 的舵机控 制数据，每个通道占 11 比特取值范围是 0~2047 第23字节我管它叫做“功能字节”，第0比特为数字通道1 的值，第1 比特为数字通道2 的值，第2 比特为丢帧信息， 第3比特为失效保护开关，第4~7比特暂时保留没用。

四、DSM2 （DSMX）1、DSM2 （DSMX）的含义DSM 是 Digital Spread Spectrum Modulation 的缩写， 一共有三代：DSM、DSM2、DSMX国内最常见的是DSM2, JR 的遥控器和 Spectrum 的遥控器都支持该协议也是一种串 行协议，但是比 S.BUS 更加通用，使用的标准串口定义，所 以市面上兼容接收机更加便宜，兼容的设备也更多，比如电 直的三轴陀螺 VBar 就可以直接接受 DSM2 信号但是该协议并不是一种总线化的协议，要靠接收机取把 协议变为 PWM 来驱动舵机， DSM2 接口也只能连接接收机和卫 星接收机，不过对于飞控来说这个无所谓，反正也是一个接 口连接到飞控就可以了DSMX 是 DSM2 的升级版，协议基本一样就是速率加快了 DSMX 协议可以用于双向传输，即能够将飞机上的信息传回遥 控器上在液晶屏显示，不过对于玩儿飞控这个功能不重要， 有了电台和PC，这个意义不大所以我们下面只讨论DSM2 协议的接收问题2、 DSM2 硬件协议DSM2 设备使用三线连接，黑色线是地线，红色是电源线， 另一条是信号线，这个跟舵机一样，但是注意：电源线是 3.3V。

信号线上跑的是标准 TTL 串口， 3.3V 电平，串口的电平 逻辑跟普通 TTL 串口一致，可以直接跟现在的大部分单片机 兼容，比如 STM32 串口波特率 115200，数据位 8bit， 1 个停止位，无校验位，无流控制3、 DSM2 软件协议 软件协议简单得多每一帧数据使用两个 Byte，16 字 节第1 个字节表示此帧状态，为0的时候表示此帧为遥控 数据，1 的时候表示为其他数据后面4个字节为通道ID，对应接收机上面的输出0： Throttle, 1: Aileron, 2: Elevator, 3: Rudder, 4: Gear, 5: Aux1, 6: Aux2, 7: Aux3后 11个字节是0~2047 的通道数据1023为中间值对应 输出l・5ms的PWM信号，0对应0. 75ms, 2047对应2. 25ms。