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无人(rén)机上那些常见的(de)接口(kǒu)

 

PWM:

这是(shì)第一个要(yào)介绍的,所有航(háng)模和无(wú)人机都离不开的一种接口。单线(xiàn)信(xìn)号(hào),周期发送正脉冲(chōng),变化脉宽作(zuò)为传(chuán)递(dì)信息(xī)的(de)方式,一个针脚传递一个通道,往往搭配(pèi)地线和电源线可控(kòng)制一(yī)个舵(duò)机或一个电(diàn)调,是无人机或航(háng)模入门第一个需要了(le)解的(de)接口。优点是简单,稳定的传输一个可量(liàng)变的信号,缺(quē)陷是(shì)速度低,目(mù)前常见的标准是每秒50次或300400次。

PPM:

PWM的升级(jí)版,就是每个信号周期变为发送一组多个脉宽的组合,来同时(shí)传递多个通道的变化(huà)信息。早期也被用于遥控器(qì)无线(xiàn)电信号和航模模拟器信(xìn)号,现在(zài)多用于接(jiē)收机与飞(fēi)控连接,带有PPM信号输出的接(jiē)收机很多,是无人机入门(mén)必配,那些(xiē)用转换器的是脱裤子放屁。其优点是稳定(dìng)传输多个(gè)通道(dào),缺(quē)点是速度更慢。

S.BUS:

是日本遥控器厂商FUTABA设(shè)计的用单通道(dào)数字(zì)信号传输多通道信息的(de)协议,只有一个信号针脚和一个基准地线,支(zhī)持HUB扩展(zhǎn)多个(gè)舵机和(hé)电调连接在一个信

号源上,所以S.BUS其(qí)实是一种总线(xiàn),其原理其实就是(shì)变化的(de)串口协(xié)议,具体协议可(kě)以参(cān)考百(bǎi)度文库上我写的的文章“PX4飞控开发笔记-第五章:PWM,PPM,S.BUSDSM2”。其优点是纯(chún)数字信号,很可靠,带有(yǒu)总线功能。缺陷(xiàn)是属于厂家技(jì)术兼(jiān)容设(shè)备较少(shǎo)。目前是飞控连接接收机的最佳选(xuǎn)择。

Relay:

其实就是(shì)数字IO信号(hào),只有(yǒu)01两种状态,存在于飞控某些(xiē)针脚用(yòng)于自动(dòng)控制相机快门和(hé)农药喷(pēn)头。优点(diǎn)是可靠,缺点(diǎn)是信息量极小,浪费资源且没有校验等功能。

串口(kǒu):

串口(kǒu)是目前控制领域最常见的设备接口,硬件形式有TTL232422485几种。TTL是基(jī)本信号,常见(jiàn)三针用(yòng)法,一个针用于信号输(shū)入(rù)叫RX,一针用于信号输出叫TX,另(lìng)一(yī)针为信(xìn)号基(jī)准(zhǔn)地线。一般(bān)0伏和3-5伏表示01,飞控自带的都是这种串口,而且会带很多个,用于连接(jiē)多个设(shè)备(bèi),PIXHAWK飞控有(yǒu)5个。TTL信号的电压较低,经(jīng)验(yàn)上不适合1米以上的长(zhǎng)距离传输,于是发(fā)展出(chū)232接口,使用正(zhèng)负电平(píng)表示01其他(tā)与TTL相同(tóng),极大(dà)延长了传输距离,但(dàn)是速(sù)度依然(rán)不足。于是发展出422接口,RXTX每个针(zhēn)脚(jiǎo)都(dōu)变(biàn)为正负电压的一对信号线同时跳变,这样干(gàn)扰信号被巧妙的(de)抵消,传输距离(lí)和(hé)速度双飞跃,但是(shì)需要5根线,给调试造成很大麻烦,目前只(zhī)有军品才使用这种(zhǒng)串口。485串口是结合232422优点,使用一对(duì)正负电压(yā)的信号(hào)线(xiàn)既发又收,但是他需要额(é)外一个信号控制收发转换,485总线带有总线特(tè)征(zhēng),可以在两(liǎng)根线与地线上(shàng)连接多个设备,但(dàn)是收发,片选,仲(zhòng)裁,校(xiào)验等(děng)等工作都需要你写程序去协调,工作量巨大(dà),现在(zài)很少(shǎo)有人用。

SPI:

这是一种用(yòng)于(yú)板上通信的高速接(jiē)口(kǒu),使用(yòng)了主从设计,和(hé)专门的时钟线,每个SPI拥有4个脚(jiǎo)主入从出,主出从入,时钟和地线。主设备负责(zé)管(guǎn)理信息,时钟同步和(hé)所有设备通信,一路SPI可(kě)以连接多个设备,但是必须(xū)每个带有片选。因为(wéi)有时钟线所以很容(róng)易做到所有设备的同步(bù)通信,由于其稳定性和高(gāo)速特(tè)性,在(zài)飞控板上用来连接(jiē)所有(yǒu)传感器与主单片机。

I2C:

其实是(shì)I平(píng)方C,是用于(yú)连(lián)接板(bǎn)上高速设备的(de)总线(xiàn)。拥有(yǒu)三根信号线,信号,时钟(zhōng)和地线(xiàn)。也是采(cǎi)用主(zhǔ)从设计,带(dài)有时钟的同步设计(jì),但是信号线(xiàn)需要(yào)承担(dān)多(duō)个设(shè)备输入输出,有主(zhǔ)设备来管理。I2C上所(suǒ)有设备都自带一个地址,或(huò)叫标签,主(zhǔ)设备用这个地址来识别设备(bèi)。在飞控中(zhōng)用来连接(jiē)重(chóng)要性不太高的众(zhòng)多设(shè)备,指示灯,磁罗盘(pán),空速,超声波,激光测(cè)距(jù)等等。居然有厂(chǎng)家为了省(shěng)事用这个总线连接多(duō)个电调(diào),这(zhè)是很危险的,因为(wéi)3-5v电平在长距离传输中(zhōng)容易受干扰。

CAN:

最早为(wéi)汽车设计的总线接口,据(jù)说(shuō)是(shì)电流传输,所以抗(kàng)干扰性能超强,专门用于大干扰环境设备间多个远距离传输。只有HL两个信号线,所有设备都(dōu)连接在上面,总线芯片负责仲裁。这其(qí)实是无人机上设备,尤其是多旋翼电调的(de)最优(yōu)选择(zé),但是由于其复杂性和(hé)接口芯片成本(běn)问题,比较(jiào)少(shǎo)有人用,PIXHAWK飞控和

ESC32电调多年前就已经具备该接口,至今无人问津。

AD:

模数(shù)转换(huàn)接(jiē)口,这种(zhǒng)易被干扰的(de)古老还存在,使用方式就是测(cè)量电压。目前飞(fēi)控(kòng)用来测量电(diàn)压,电流,这种方式成本较低,在(zài)小型无人机(jī)上(shàng)还可以使(shǐ)用。另外一些距离(lí)探测设备还在用,但是已(yǐ)经(jīng)基本处于淘汰边(biān)缘,效果(guǒ)远远(yuǎn)不如数字设备,不过成本较低,比如空速和超声波(bō)。

SDIO:

用于连接SD卡(kǎ)或TF卡(kǎ),进行飞行数据记录。由于(yú)TF卡应用普(pǔ)遍(biàn),成本较低,容量速度都令人满意,所以渐(jiàn)渐成为高级(jí)飞控必备(bèi)设(shè)备,用于飞行记录,事故分析,故障诊断等等。

USB:

民用总线接口(kǒu),可以通过HUB连接多个(gè)设备,可以说是一种(zhǒng)完美接口(kǒu)。但是其协议过(guò)于(yú)复杂,编程工作量极大(dà),接口连接形式容易(yì)导致(zhì)问题,必须使用专用线材,且不能超过2米。在飞(fēi)控上(shàng)主要用(yòng)来地(dì)面(miàn)进(jìn)行调试,读写参数等等地(dì)面操作(zuò)。

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