模型接收器与控制器通信协议--PWM脉宽调制与PPM、SBUS、DSM2 协议

harry-iot

       PWM, PPM（也叫CPPM，基本上可以理解为两者是同一个东西）, S.BUS,DSM2都是接收机与其他设备通信的协议。请注意这里不要和遥控器和接收机之间的协议混淆。遥控器和接收机之间会采用某种协议来互相沟通，这些协议往往各个厂牌各自有一套且互不兼容。但接收机输出的信号是有通行标准的，我们这里讨论的就是接收机输出的信号。
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：

  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。
  PWM因为处理简单，在航模圈至今仍然广泛用以驱动舵机和固定翼飞机的电调等。其相对于PPM等协议最大的不同在于，它每条物理连线里只传输1路信号。换句话说，需 要传输几个通道，就需要几组物理连线。

PPM（CPPM）
  全称是Pulse Position Modulation。
  因为PWM每路只能传输一路信号，在分别直接驱动不同设备的时候（比如固定翼，每路各自驱动不同的舵机和电调）这没有任何问题。但在一些场合，我们并不需要直接驱动设备，而是需要先集中获取接收机的多个通道的值，再做其他用途时，比如将两个遥控器之间连接起来的教练模式，比如遥控器接电脑玩模拟器，当然还有我们玩多轴，要将接收机的信号传输给飞控时，每个通道一组物理连线的方式就显得非常的繁琐和没有必要。这时候PPM就是救星了。
  航模使用的PWM信号，高电平的持续时间在整个时间轴上所占的空间其实是很小的（假设高电平是信号），绝大部分的时间都是空白的。PPM简单的将多个通道的数值一个接一个合并进一个通道，用2个高电平之间的宽度来表示一个通道的值。下图中的第一行。

  因为每一帧信号的尾部必须加入一个足够长的空白（显著超过一个正常PWM信号的宽度）来分隔前后两个信号，每一帧能传输的信号通道最多只能到8个。这在大部分的场合已经足够了，比如刚才说的教练模式/模拟器/多轴等。且PPM是一个通行标准，绝大多数厂牌的遥控/接收都是支持的。

S.BUS（S-BUS/SBUS）
  全称是Serial Bus。
  S.BUS是一个串行通信协议，最早由日本厂商FUTABA（扶他爸~）引入，随后FrSky的很多接收机也开始支持，S.BUS是全数字化接口总线，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。总线是指他可以连接多个设备，这些设备通过一个Hub与这个总线相连，得到各自的控制信息。
  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。

DSM2（DSMX）
  DSM是Digital Spread Spectrum Modulation的缩写
  DMS协议一共有三代： DSM、DSM2、DSMX。国内最常见的是DSM2，JR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。

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主要想看看DSM2