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无人(rén)机(jī)上那些(xiē)常见的接口

 

PWM:

这是第一个要(yào)介绍的,所有航模和无人机都离不开的一种接(jiē)口。单线信号,周(zhōu)期发送正(zhèng)脉(mò)冲,变(biàn)化脉宽作(zuò)为传递信息的方式,一个针(zhēn)脚传递一个通道,往往搭配地线和电源线(xiàn)可控制一个(gè)舵机或一个电调,是无人机(jī)或航模入门(mén)第一(yī)个需(xū)要了(le)解的接口(kǒu)。优点是简单,稳定的(de)传(chuán)输(shū)一个可量变的信号,缺陷(xiàn)是速(sù)度低,目前常见的标准是每秒(miǎo)50次(cì)或300400次。

PPM:

是(shì)PWM的升级版(bǎn),就是每(měi)个信号周期变为(wéi)发送一组多个脉宽的组(zǔ)合(hé),来同时传递多个(gè)通道(dào)的变化信息。早期也被用于遥控器无线电信号(hào)和航(háng)模模(mó)拟(nǐ)器信号,现在多用于接收机(jī)与飞控连接,带有PPM信(xìn)号输出的(de)接(jiē)收机很多,是无人机入门必(bì)配(pèi),那些(xiē)用(yòng)转换器(qì)的是脱裤(kù)子放(fàng)屁。其优点是稳定传输多个(gè)通(tōng)道,缺(quē)点是速度更慢。

S.BUS:

是日本遥控器厂(chǎng)商FUTABA设计的用单通道(dào)数字信号传输多通道信息的(de)协议,只有(yǒu)一(yī)个信号针脚和一个(gè)基准地线,支持(chí)HUB扩展(zhǎn)多个舵机和电调(diào)连(lián)接在一个信

号源上,所以S.BUS其实是一种(zhǒng)总线,其原理其实就是变化的串口(kǒu)协议,具体协议可以参考(kǎo)百度文库上我写的的文章“PX4飞控开发笔(bǐ)记(jì)-第五章:PWM,PPM,S.BUSDSM2”。其优(yōu)点(diǎn)是(shì)纯数字信(xìn)号,很可(kě)靠,带有总线(xiàn)功能。缺(quē)陷是属于厂(chǎng)家技术兼容(róng)设备较少。目前(qián)是(shì)飞控连接(jiē)接收机的最佳选择。

Relay:

其实就(jiù)是数字IO信号(hào),只有01两种状态,存在于飞(fēi)控某些(xiē)针脚(jiǎo)用于自动控制相机快门和(hé)农药喷(pēn)头。优点是可靠,缺点是(shì)信息(xī)量(liàng)极小,浪费资源(yuán)且没(méi)有校验等功能。

串口:

串(chuàn)口是(shì)目前控制领域最常见的设备接口,硬件(jiàn)形(xíng)式有(yǒu)TTL232422485几种。TTL是(shì)基本信(xìn)号,常见三针(zhēn)用法,一个(gè)针用于信号输(shū)入叫RX,一(yī)针用于信号输出叫TX,另(lìng)一针为信号基准地线。一(yī)般0伏和3-5伏表示01,飞(fēi)控自(zì)带的(de)都(dōu)是这种串口,而且(qiě)会带很多个(gè),用于连(lián)接多(duō)个设备,PIXHAWK飞控(kòng)有5个(gè)。TTL信号的(de)电压(yā)较低(dī),经验(yàn)上不适合1米以上的长距离传(chuán)输,于是发展出232接口,使用(yòng)正负电平(píng)表示(shì)01其他与TTL相(xiàng)同,极大延长了传(chuán)输距离,但是速度依(yī)然不足。于是发(fā)展出422接口,RXTX每个针(zhēn)脚都变为(wéi)正负电压的一对(duì)信号线同时跳变,这(zhè)样干扰信号被巧妙的抵消,传输距离和速度双(shuāng)飞跃,但(dàn)是需(xū)要5根线(xiàn),给调试造成很大麻烦,目前(qián)只有(yǒu)军品才使用这种串口。485串口是结合232422优点,使用一对正负电压(yā)的信号线(xiàn)既发又收,但是他(tā)需要额外(wài)一个信号控制收发(fā)转换(huàn),485总线带有总线特征,可(kě)以(yǐ)在(zài)两(liǎng)根线与地线上连接多个设备,但是收发(fā),片选,仲裁,校验等等工作(zuò)都需要你写程序去(qù)协调,工作量(liàng)巨大,现在很少有人用。

SPI:

这是一种用(yòng)于板(bǎn)上(shàng)通信(xìn)的高速(sù)接口,使(shǐ)用(yòng)了主从设计,和(hé)专门的时(shí)钟线,每(měi)个SPI拥有4个脚主入从(cóng)出(chū),主出从入,时钟和地线。主设备负责管理信息,时(shí)钟同步和所有设备通信,一路SPI可(kě)以连接多个设备,但是必(bì)须每(měi)个带有片(piàn)选(xuǎn)。因为(wéi)有时钟(zhōng)线所以很容易(yì)做(zuò)到所有设备的同步(bù)通(tōng)信,由于(yú)其(qí)稳定性和高(gāo)速特性,在飞控板上用来连接(jiē)所(suǒ)有传感器与(yǔ)主单片机(jī)。

I2C:

其(qí)实是(shì)I平方(fāng)C,是用于连接板上高速设备的总线。拥有三根信号线,信(xìn)号,时钟和地线。也是采用主从设计,带(dài)有时钟的同步设计(jì),但是信(xìn)号线需要承担(dān)多(duō)个设(shè)备输入输出,有(yǒu)主设备来管理(lǐ)。I2C上所(suǒ)有设备(bèi)都自带一个(gè)地址(zhǐ),或叫标签,主(zhǔ)设备用这个地(dì)址来识(shí)别设备。在飞控中用来连接重要性不太高的众多设备,指示灯,磁罗(luó)盘(pán),空速,超声(shēng)波,激光测距等等。居(jū)然有厂(chǎng)家(jiā)为了省事(shì)用这个(gè)总(zǒng)线连接多个电调,这是(shì)很危险的,因为3-5v电平(píng)在长距离传输中(zhōng)容易受干(gàn)扰。

CAN:

最(zuì)早为(wéi)汽车设计(jì)的总线(xiàn)接口,据说是电流传输(shū),所以抗干扰性能超(chāo)强,专门用于大干扰环境设备间多个(gè)远距(jù)离传输。只有(yǒu)HL两个信号线,所有设备都连接在(zài)上面,总线芯(xīn)片(piàn)负责仲裁。这其实是无人机上(shàng)设备,尤其是多旋翼电(diàn)调的最(zuì)优选择,但是由于(yú)其复杂性和接口芯片(piàn)成本问题,比较少有人用,PIXHAWK飞(fēi)控和(hé)

ESC32电调多年(nián)前就已经具备该接口,至(zhì)今无(wú)人问津。

AD:

模数转换接口,这种易被(bèi)干扰的古老(lǎo)还存在,使用方式就是(shì)测量(liàng)电压。目前飞控用(yòng)来测量(liàng)电压,电流,这种方式成本较低,在小型无人(rén)机上还可以使用。另外(wài)一些(xiē)距(jù)离探测(cè)设(shè)备还在(zài)用(yòng),但(dàn)是已经基本处于淘(táo)汰边缘(yuán),效果远远(yuǎn)不(bú)如数字设备,不过成本较低,比如空速和超声波。

SDIO:

用(yòng)于连接SD卡或TF卡,进行飞行数据记录。由于TF卡应用普遍,成本较低(dī),容量速度都令人(rén)满意,所以渐渐成为高(gāo)级飞(fēi)控必备设备(bèi),用于(yú)飞行记录,事故分析,故障诊断等等。

USB:

民用总线(xiàn)接口,可以(yǐ)通过HUB连接多个设备,可(kě)以说是一种完美接口(kǒu)。但是其协议过于复杂,编程工作量极大,接(jiē)口连接形式容易导致问题,必须(xū)使用专用线材,且不能超过2米(mǐ)。在飞控(kòng)上主(zhǔ)要用来地面进行调试(shì),读写参数等等地面操作。

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