介绍PWM、PPM、S-BUS这三者的区别

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公司同事之前购买了一个遥控器,当时主要是想用来遥控运动电机。我最近好奇,也去看了一下相关资料,并折腾了一下。

那个接收器就是用到了一个叫S-BUS的通信口(这里肯定有许多朋友都明白,就是飞行控制器上用的遥控)。因为想到那个S-BUS和PWM有一定的相关性,我就想着顺便写一点基础内容,让关注我的朋友涨一点知识(了解一下)。所以,就有了今天这一片文章。


1PWM

PWM:Pulse Width Modulation,即脉冲宽度调制。


两个重要参数:脉冲宽度(就是如下图波形高电平时间),周期(周期x频率 = 1)。

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关于PWM的内容,我这里不用多说,PWM是普遍学电子或底层编程的人都知道的一种信号。STM32可以产生PWM波形,也可以检测PWM波形。具体可以参看我的以前推送过的文章。

2PPM

PPM:Pulse Position Modulation,即脉冲位置调制。

因为PWM处理简单,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。

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。所以,就衍生出了PPM,如下图:

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简单来说,就是在一个周期内(20ms),传输多个不同的PWM信号,在每一个周期之间有一个间隔时间来分离。

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,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。

PPM通信协议:

  • 高电平有效。

  • 高电平电压:常见4.8~6V。

  • 信号周期:24ms。

  • 单个脉冲宽度:0.4ms

  • 脉冲间距:0.9ms至2.1ms

3S-BUS

S-BUS:Serial Bus,即串行总线。


简单来说S-BUS就是将PWM信号进行串行传输通信。

一个字节等于:

1个startbit + 8个数据位+ 1个奇偶校验位+ 2个停止位(8E2),波特率= 100'000 bit / s 

最高位先发送。逻辑反转(Level High = 1)


一帧数据:

每帧25个字节,帧格式如下:

[startbyte] [data1] [data2] .... [data22] [flags][endbyte]

startbyte = 11110000b (0xF0)


数据1-22 = [ch1,11bit] [ch2,11bit] .... [ch16,11bit](ch#= 0 bis 2047)

通道1使用来自data1的8位和来自data2的3位

通道2使用最后5位来自data2和来自data3 

等的6位

flags = bit7 = ch17 =数字通道(0x80)

bit6 = ch18 =数字通道(0x40)

bit5 =帧丢失,接收器上的等效红色LED(0x20)

bit4 =故障保护激活(0x10)

bit3 = n / a 

bit2 = n / a 

bit1 = n / a 

bit0 = n / a


两帧数据之间间隔时间:

  • 高速模式:7ms

  • 模拟模式:14ms


S-BUS可以使用UART控制器来实现,网上有许多教程,感兴趣的朋友可以了解一下。


关于S-BUS的内容可以参看:

https://os.mbed.com/users/Digixx/notebook/futaba-s-bus-controlled-by-mbed/

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