翼眸科技浅谈⽆⼈机接收机的通信协议
关于遥控器与⽆⼈机飞控之间的通信协议有很多种，常见的数据协议如下： 1、PWM：需要在接收机上接上全部PWM输出通道，每⼀个通道就要接⼀组线，解析程序需要根据每⼀个通道的PWM ⾼电平时长计算通道数值。 金属焊接2、PPM：按固定周期发送所有通道PWM脉宽的数据格式，⼀组接线，⼀个周期内发送所有通道的PWM值，解析程序需要⾃⾏区分每⼀个通道的PWM时长。
3、S.BUS：每11个bit位表⽰⼀个通道数值的协议，串⼝通信，但是S.BUS的接收机通常是反向电平，连接到⽆⼈机时需要接电平反向器，⼤部分⽀持S.BUS的飞⾏控制板已经集成了反向器，直接将以旧换新机连接到飞⾏控制器即可。
4、XBUS：常规通信协议，⽀持18个通道，数据包较⼤，串⼝通信有两种模式，可以在遥控器的配置选项中配置。接收机⽆需做特殊配置。
⼀、PWM协议
PWM信号⽤于控制单个电调或者单个舵机脉冲宽度调制信号。 电机（电调）上⽤到PWM信号种类很多，此处对常见的PWM信号特征进⾏描述：
1、 PWM信号是⼀个周期性的⽅波信号，周期为20ms，也就是50Hz的刷新频率。
2、 PWM每⼀周期中的⾼电平持续时间为1~2ms（1000us~2000us），代表了油门控制量。⼀般四旋翼中，使⽤1100~1900us，1100us对应0油门，1900us对应满油门。
PCM是英⽂pulse-code modulation的缩写，中⽂的意思是：脉冲编码调制，⼜称脉码调制。PPM是英⽂pulse position modulation的缩写，中⽂意思是：脉冲位置调制，⼜称脉位调制，这⾥顺便提⼀句，有些航模爱好者误将PPM编码说成是FM，其实这是两个不同的概念。前者指的是信号脉冲的编码⽅式，后者指的是⾼频电路的调制⽅式。⽐例遥控发射电路的⼯作原理如图1所⽰。操作通过操纵发射机上的⼿柄，将电位器组值的变化信息送⼈编码电路。编码电路将其转换成⼀组脉冲编码信号（PPM或PCM）。这组脉冲编码信号经过⾼频调制电路（AM或FM）调制后，再经⾼放电路发送出去。PPM的编解码⽅式⼀般是使⽤积分电路来实现的，⽽PCM编解码则是⽤模/数（A/D）和数/模（D/A）转技术实现的。 复合挤塑聚苯板⽬前，⽐例遥控设备中最常⽤的两种脉冲编码⽅式就是PPM和PCM：最常⽤的两种⾼频调制⽅式是FM调频和AM调幅：最常见的组合为PPM/AM脉位调制编码/调幅、PPM/FM脉位调制编码/调频、PPM/FM脉冲调只编码/调频三种形式。通常的PPM接收解码电路都由通⽤的数字集成电路组成，如 C
D4013，CD4015等。对于这类电路来说，只要输⼊脉冲的上升沿达到⼀定的⾼度，都可以使其翻转。这样，⼀旦输⼊脉冲中含有⼲扰脉冲，就会造成输出混乱。由于⼲扰脉冲的数量和位置是随机的，因此在接收机输出端产⽣的效果就是“抖舵”。除此之外，因电位器接触不好⽽造成编码波形的畸变等原因，也会影响接收效果，造成“抖舵”。对于窄⼩的⼲扰脉冲，⼀般的PPM电路可以采⽤滤波的⽅式消除；⽽对于较宽的⼲扰脉冲，滤波电路就⽆能为⼒了。这就是为什么普通的PPM⽐例遥控设备，在强⼲扰的环境下或超出控制范围时会产⽣误动作的原因。尤其是在有同频⼲扰的情况下，模型往往会完全失控。
⼆、PPM协议
每⼀个遥控器通道都需要⼀个PWM采集器进⾏采集，但是对于STM32来说不可能使⽤多个定时器来采集多个通道的PWM，这对于STM32的资源来说⼗分浪费。因此采⽤的就是PPM编码。PPM编码是PWM的扩展协议，可以在⼀个管脚中传输多路PWM信号。
PPM协议只需要⼀根线就可以传输，避免了PWM需要多路才能传输多个通道的问题。下⾯是PPM协议的波形图：PPM协议最多传输20个通道，使⽤⼀个定时器就可以轻松解决了。
PPM协议最多传输20个通道，使⽤⼀个定时器就可以轻松解决了。
PPM的频率通常是50Hz，周期长度20ms，每⼀个周期中可以存放最多10路PWM信号，每⼀路PWM的周期为2ms，如下图所⽰：
使⽤STM32的管脚中断配合定时器中的计数可以准确的捕获⼀个周期内的PPM信号中的⾼低电平变化，每2ms就是⼀路PWM信号的周期。每个通道信号脉宽0~2ms，变化范围为1~2ms之间。1帧PPM信号长度为20ms，理论上最多可以有10个通道，但是同步脉冲也需要时间，模型遥控器最多9个通道。
PPM转PWM⽰例：支撑梁
PPM和PWM的对应关系如下图：
关闭起重装置
遥控接收器接收到遥控指令，输出PPM信号，PPM信号经过PPM解码电路输出8路PWM信号。
上图为多个通道的PWM信号通过PPM编码电路转化PPM信号输出。
三、S.BUS协议
S.BUS本质是⼀种串⼝通信协议，使⽤的是TTL电平的反向电平，即标准TTL中的1取反为0，⽽0则取反为1，采⽤100K的波特率，8位数据位，2位停⽌位，偶校验，即8E2的串⼝通信。
S.BUS是⼀个接收机串⾏总线输出，通过这根总线，可以获得遥控器上所有zhi通道的数据。⽬前很多模型及⽆⼈机电⼦设备都⽀持S.BUS总线的接⼊。使⽤SBUS总线获取通道数据，效率⾼的，⽽且节省硬件资源，只需要⼀根线即可获取所有通道的数据。
值得注意的有三点：
（⼀）S.BUS采⽤负逻辑，所以⽆论接收还是发送都要进⾏硬件取反（注意，⼀定要硬件取反），电路如下（这是⽹上看资料时看到的电路，实际上可以使⽤7404电路）：
（⼆）S.BUS有两种模式：
a.⾼速模式：每4ms发送⼀次；
b.低速模式：每14ms发送⼀次。就是说每间隔4或者14ms这个串⼝就发送25个字节的数据，这25个字节的数据最多可以包含16个信息。
（三）100K的波特率不是标准波特率，⼀般串⼝⼯具都不能直接读取（所以不要直接⽤电脑调试，除⾮你的电脑写好了⾮标准串⼝），可以⽤单⽚机读取。
S.BUS具体协议的格式如下：
[数据头] [第⼀个字节] [第⼆个字节] ......[第⼆⼗⼆字节] [标志位] [数据尾]；
数据头、标志位、数据尾不携带信息，⽽且数据头和数据尾是固定的，数据头=0x0f，数据尾=0x00;
数据头（1字节）+数据（22字节）+标志位（1字节）+数据尾（1字节）。
解释如下：
垂直风道机箱S.BUS⼀帧数据的长度为25个字节，其中：
第"0"个字节为帧头：0x0f；
第24个字节为帧尾：0x00；
从第1个字节到第22个字节为1-16号⽐例通道的数据字节；
第23字节中，第7位为数字开关通道17通道，第6位为数字开关通道18通道；第5位为帧状态标志为（判断是否丢帧），⽤于控制接收机上的LED的状态，第4位为失控保护激活标志位，此位为1时，表⽰接收机进⼊失控保护状态。
编解码C语⾔源码：
风扇转速测试编码原理：
⼀个信息是⼆进制的11bit，⽐如1111 1111 111就可以表⽰⼀个信息，⼀共16个这样的信息，按照顺序将这16个信息依次排成⼀串，得到⼀个176bit（11 *16）的数据，也就是22字节（176 / 8 = 22）的数据，再加上数据头数据尾校验位就组成了⼀个要通过串⼝传送的信息。每隔4或者14ms就传送⼀个这样的信息。所以这16个信息每⼀个所能表⽰的最⼤值是2^11 = 2048，也就是它的精度。
标志位
标志位的⾼四位有特殊含义，第四位并没有使⽤，依照我的理解，第七位和第六位表⽰两个数字通道（通道17和18）信息（就是只有⾼低电平的通道，⼀般⽤来控制通断或者某个电机简单的启动或者停⽌，⽐如1表⽰启动电机0表⽰停⽌电机），第五位表⽰帧丢失，接收机红⾊LED亮起，我的理解是，如果这⼀位为1，表⽰这⼀帧信号出问题了，接收机红⾊LED亮起。第四位表⽰故障保护激活，意思应该是说如果这⼀位为1，激活接收⽅故障保护。
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