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FOT带你认识PWM/PPM/SBUS/DSM2

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发表于 2017-4-17 08:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 MrAT 于 2017-4-17 09:07 编辑

相信这个问题是每个模友在新入航模坑时都会遇到的问题,也仍然在困扰着不少新手。这里简单对比解释一下,希望对新手有帮助。

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

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:
640.webp.jpg
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。
640.jpg
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。

那么到底该用什么呢?

★.如果你是固定翼玩家,也无意在固定翼飞机上加飞控,那么其实这个问题对你来说不是问题:PWM。
★.如果你需要配置无线教练机或者无线模拟器,那么一个支持PPM输出的接收机可以省去一团乱麻的连线。如果普通休闲玩多轴,无论是航拍还是穿越,PPM也足够胜任。
★.如果你开始追求极限的穿越机表现,那也许你会开始能感受到S.BUS的低延迟带来的优势。或者你涉足功能丰富的正经航拍机,除了控制飞机,还要控制云台等等一系列其他附加设备时,S.BUS的多通道会给你带来很大便利。然而你需要寻找支持S.BUS的遥控接收组合,这也许意味着额外的投入。
以上是我个人通过网上学习整理的,给大家一个参考。还有很多协议在国内普及度不是很高,这里就不一一阐述了,希望对大家初步认识有所帮助。



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IGV + 1 很好的科普知识。

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发表于 2017-4-17 09:24 | 显示全部楼层
pwm的占空比标的不对啊……
DSMX的物理层是标准的串口
 楼主| 发表于 2017-4-17 09:47 | 显示全部楼层
请教占空比该如何标
DSMX是串口没错
发表于 2017-4-17 10:44 | 显示全部楼层
路过,学习来的
发表于 2017-4-17 10:55 | 显示全部楼层
顶一个  多看多学
 楼主| 发表于 2017-4-17 11:46 | 显示全部楼层
你们想知道关于哪类知识可以留言,我们可以针对性发帖讲解,

来自苹果客户端来自苹果客户端
发表于 2017-4-17 14:43 | 显示全部楼层
占楼留言,方便以后看
来自苹果客户端来自苹果客户端
发表于 2017-5-1 17:23 | 显示全部楼层
图中标了“占空比”的地方其实是“脉冲宽度”。
发表于 2017-5-2 08:52 | 显示全部楼层
顶一个  多看多学
 楼主| 发表于 2017-5-2 09:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 MrAT 于 2017-5-2 09:26 编辑
mealie 发表于 2017-5-1 17:23
图中标了“占空比”的地方其实是“脉冲宽度”。

好吧,配图只是让不太明白的人容易看懂!给大家带来困扰实在抱歉!
         ————                 ————  1
       |                |              |                 |
       |  Ton        | Toff      |                 |0              
——                 ————                 ————
         ———                     ————  1
       |            |                  |                 |
       |  Ton    | Toff          |                 |0              
——             —————                 ————

|             一周期              |
开始和结束即为一个脉冲宽度。
占空比=Ton/Ton+Toff
这样阐述是否有问题?谢谢指正。



发表于 2017-5-10 16:25 | 显示全部楼层
非常好的总结,谢谢楼主分享!
发表于 2017-8-24 14:44 | 显示全部楼层
请问楼主,知不知道十年前的四通小电直的接收一般会是ppm还是pwm呢?我换了个dsm2的接收和用d10,发现电调、舵机都有信号,唯独原配的陀螺仪(pg03)没有响应,会不会是陀螺只能接收ppm信号,而现在的dsm2接收输出的是pwm信号导致问题呢?
发表于 2017-10-17 13:18 | 显示全部楼层
学习了666
发表于 2017-10-20 09:26 | 显示全部楼层

发表于 2017-11-8 08:44 | 显示全部楼层
学习学习了
发表于 2017-11-25 22:49 | 显示全部楼层
留下脚印
发表于 2017-12-14 00:19 | 显示全部楼层
有点对上号了,还是理解不了。
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