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无人机上那些常见的接口

 

PWM:

这是第一个(gè)要介绍(shào)的,所有航模和(hé)无人机都离不开(kāi)的一种接(jiē)口。单线(xiàn)信(xìn)号,周(zhōu)期发送正脉冲,变化脉宽作(zuò)为(wéi)传递信息的方式,一个针脚传(chuán)递一个通(tōng)道,往(wǎng)往搭配地线和电源线可控制一个舵(duò)机或(huò)一个(gè)电调,是无人机(jī)或(huò)航模入(rù)门第一个(gè)需要了(le)解的接(jiē)口。优点是简单,稳定(dìng)的传输一个(gè)可量变的(de)信号,缺(quē)陷是速(sù)度低,目前常见的(de)标准是每秒50次(cì)或300至(zhì)400次。

PPM:

PWM的升级版(bǎn),就(jiù)是每个信号周期变为发送一(yī)组(zǔ)多个脉(mò)宽的组合,来同时传递(dì)多个通道的变化信息(xī)。早期也被(bèi)用于(yú)遥控器无线电信号和航模(mó)模拟器信号,现在多用(yòng)于接收机与飞控连接,带有PPM信号输出(chū)的接(jiē)收(shōu)机很多,是无人机入门必(bì)配,那些用转换器的(de)是脱裤子(zǐ)放屁。其(qí)优(yōu)点是稳定传输多(duō)个通(tōng)道(dào),缺点是速度更(gèng)慢(màn)。

S.BUS:

是日(rì)本遥(yáo)控(kòng)器厂商FUTABA设计的用(yòng)单通道数字信号传(chuán)输多通道信息(xī)的协议,只有一个信号针(zhēn)脚和一个基准地(dì)线,支(zhī)持(chí)HUB扩展(zhǎn)多个舵机和电调连接在一(yī)个信

号源上,所以S.BUS其实是一种总线(xiàn),其原(yuán)理其实就(jiù)是变化的串(chuàn)口协议,具体协(xié)议可(kě)以参考百度文(wén)库上我写的(de)的文(wén)章“PX4飞控开(kāi)发笔记-第五章:PWM,PPM,S.BUSDSM2”。其优点是纯(chún)数字信号,很可靠(kào),带(dài)有(yǒu)总线(xiàn)功能。缺陷是属于厂家(jiā)技术兼(jiān)容设备较少。目前是飞控连接接收机的最(zuì)佳选择。

Relay:

其(qí)实(shí)就是(shì)数字IO信号,只有01两种(zhǒng)状态(tài),存在于(yú)飞控某些针(zhēn)脚(jiǎo)用(yòng)于自(zì)动控制相机快门和农药喷(pēn)头(tóu)。优点是可靠,缺点是信(xìn)息(xī)量极(jí)小,浪费资源且没有(yǒu)校验等(děng)功能(néng)。

串口(kǒu):

串口(kǒu)是目(mù)前控制领域最常(cháng)见(jiàn)的设备接口,硬件(jiàn)形式有TTL232422485几种。TTL是基本信号,常见三针(zhēn)用法,一个(gè)针用于信(xìn)号输入叫RX,一针用于信号输出叫TX,另一(yī)针为信号基准地(dì)线。一般0伏(fú)和3-5伏表示0和(hé)1,飞控(kòng)自带的都是这种串口,而且会带很多(duō)个,用于连接多个设备,PIXHAWK飞控有5个。TTL信(xìn)号的(de)电(diàn)压较低,经验上不(bú)适合1米以(yǐ)上的长距离传(chuán)输,于(yú)是发展出(chū)232接口,使用正负(fù)电平表示01其他与TTL相同(tóng),极大延(yán)长了传(chuán)输距离,但是速度依然不足。于是(shì)发(fā)展出422接(jiē)口,RXTX每个针脚都变(biàn)为正(zhèng)负电压的一对信号线同时跳变,这样干扰信号被巧妙的抵消,传输距(jù)离(lí)和速度双飞跃,但是需(xū)要5根线,给调试造成很大麻烦,目前只有军品才使用这种串(chuàn)口。485串口是结合232422优点,使用一对正负电压(yā)的信号(hào)线既发又收(shōu),但是(shì)他(tā)需要额外一(yī)个信号控制(zhì)收发转换,485总线带(dài)有总线特征,可以在两根线与地线上连接(jiē)多个设备,但是收发,片选,仲裁,校(xiào)验等(děng)等工作都需(xū)要(yào)你写程序去协(xié)调,工作量(liàng)巨大(dà),现在(zài)很(hěn)少有人用。

SPI:

这是一种(zhǒng)用(yòng)于板上通信的高速(sù)接口,使用了主(zhǔ)从设计,和专门的时钟线,每(měi)个SPI拥有(yǒu)4个脚(jiǎo)主入从出,主出(chū)从入,时钟和地线。主设备负责管理信息,时钟同步和所有设备通信(xìn),一路(lù)SPI可以连接多个设(shè)备,但是必须每个带(dài)有片选。因为(wéi)有时(shí)钟线所以很容易做(zuò)到所(suǒ)有设备(bèi)的同(tóng)步通信,由于(yú)其稳定性和(hé)高速特性,在飞控板(bǎn)上用来连接所有(yǒu)传(chuán)感器与主(zhǔ)单片机。

I2C:

其实是I平方C,是用于连(lián)接板上高速设备的总线。拥有(yǒu)三根信号线,信号,时钟和(hé)地(dì)线。也(yě)是采用主(zhǔ)从(cóng)设计,带有时钟的同步设(shè)计,但是信号线需要承(chéng)担多(duō)个(gè)设备输入输出,有主设备来管理。I2C上(shàng)所有设备都自带一个地址,或叫(jiào)标签,主设备用(yòng)这个(gè)地址(zhǐ)来识别设备。在飞控(kòng)中用(yòng)来(lái)连接(jiē)重(chóng)要性不太(tài)高的(de)众多设备(bèi),指示灯,磁罗盘,空速,超(chāo)声波,激光(guāng)测距(jù)等(děng)等(děng)。居然有厂家为了省(shěng)事用这个总线连(lián)接多个电调,这(zhè)是很危险的,因为3-5v电平在长(zhǎng)距离(lí)传输中容易受干扰(rǎo)。

CAN:

最早(zǎo)为汽(qì)车设计的总线接口,据说是电流传输,所以抗(kàng)干扰性能超(chāo)强,专门用于大干扰(rǎo)环境设备间多个远距离传输(shū)。只有(yǒu)H和(hé)L两个信号线,所(suǒ)有设备(bèi)都连接在上面,总线芯片负责仲裁。这其实是无人机上设备(bèi),尤其(qí)是多旋翼(yì)电调的(de)最优选择(zé),但是由于(yú)其复(fù)杂性(xìng)和接(jiē)口芯片成(chéng)本问题,比较少有人用(yòng),PIXHAWK飞控和

ESC32电调多年(nián)前就已经具备该接(jiē)口(kǒu),至今无人问津。

AD:

模数转换接口,这种易被干扰(rǎo)的古老还存在,使用方式(shì)就是测量电压(yā)。目前飞(fēi)控(kòng)用来测量电压,电流,这(zhè)种(zhǒng)方式成(chéng)本较低,在小型(xíng)无人机上还可(kě)以使用。另(lìng)外(wài)一(yī)些距(jù)离(lí)探测设备还在用,但(dàn)是已经基本(běn)处于淘汰(tài)边缘,效果远远不如数字(zì)设备,不(bú)过(guò)成本较(jiào)低,比(bǐ)如空速和超声波。

SDIO:

用于连接SD卡或TF卡,进行(háng)飞行数据记录。由于(yú)TF卡应用普遍,成(chéng)本较低,容(róng)量速度都令人满意,所以(yǐ)渐渐成为高级飞控(kòng)必备设备,用于飞行记录,事故(gù)分析,故障诊断等等(děng)。

USB:

民用总线接(jiē)口,可以通过(guò)HUB连接多个(gè)设备,可以说是一种完美接口。但(dàn)是其协议(yì)过于(yú)复杂,编程工作(zuò)量极大,接口连接形(xíng)式容易导致问题,必须(xū)使用专用线材,且不能超过2米。在飞控上主要用来地面进行调试,读写参(cān)数等等地面操(cāo)作(zuò)。

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