Протоколы PWM, PPM, SBUS, DSM2, DSMX, SUMD, что это и как работает

Принцип работы радиосвязи квадрокоптера

Для начала давайте определим значение аббревиатур, которые я буду использовать:

  • TX
  • RX

TX (от английского transmitter), то есть передатчик.

RX (от английского receiver), то есть приемник

Оригинал статьиhttps://oscarliang.com


Оглавление

  1. Протокол PWM
  2. Протокол PPM
  3. Протокол PCM
  4. Протоколы SBUS, XBUS, MSP, IBUS, SUMD
  5. Протокол FPort
  6. Протоколы Spektrum: DSM2 и DSMX
  7. Протоколы передатчиков (пультов) Frsky
  8. Какая задержка у протоколов

В роли передатчика у нас выступает пульт, в роли приемника, черная коробочка, которая так и называется — приемник, он идет в комплекте с пультом и именно его вы устанавливаете в квадрокоптере. Приемник обрабатывает команды с пульта и отправляет их полетному контроллеру:

Принцип работы радиосвязи квадрокоптера

 

Когда начинается обсуждение протоколов, пилоты называют аббревиатуры PWM, PPM, SBUS, DSM2, DSMX, SUMD, именно их значение и принцип работы я раскрою в этой теме, а так же те RX и TX, где они работают.

Некоторые RX протоколы универсальны для использования на различных приемниках, а некоторые сделаны под конкретную марку. Ниже список, какой протокол поддерживается конкретной маркой:

  • PWM (универсальный)
  • PPM (универсальный)
  • PCM (универсальный)
  • SBUS (Futaba, Frsky)
  • IBUS (Flysky)
  • XBUS (JR)
  • MSP (Multiwii)
  • SUMD (Graupner)
  • SUMH (Graupner)
  • CRSF – Crossfire (TBS)
  • FPort (Frsky)

Как видите, все более менее современные протоколы сделаны под конкретные марки производителей, универсальные только устаревшие протоколы.

У TX протоколов все тоже самое, протоколы, с помощью которых они общаются с приемником, также отличается для всех марок:

  • D8 (Frsky)
  • D16 (Frsky)
  • LR12 (Frsky)
  • DSM (Spektrum)
  • DSM2 (Spektrum)
  • DSMX (Spektrum)
  • AFHDS (Flysky)
  • AFHDS 2A (Flysky)
  • A-FHSS (Hitec)
  • FASST (Futaba)
  • Hi-Sky (Deviation)

Протокол PWM – Pulse Width Modulation

Это базовый протокол радиосвязи, именно с него все и начиналось, также он и самый распространенный. В начале развития хобби авиамоделей, были только самолеты с сервоприводами и каждый сервопривод управлялся по PWM-протоколу и имел свой персональный канал. Но и сегодня такой способ используется.

Квадрокоптерам требуется не менее 4-5 каналов для нормальной работы.

PWM работает по принципу импульсно-широкой модуляции, сигнал аналоговый, а длина волны определяет на сколько отклонится сервопривод или сколько газа дать на мотор. Волна колеблется между 1000 и 2000 миллисекунд, это минимальное и максимальное значение этого протокола.

Как я говорил выше, протокол еще популярен, но уже сильно вытеснен такими протоколами как SBUS и PPM, так как у PWM слишком много проводов:
провода у PWM протокола

Протокол PPM – Pulse Position Modulation

Этот протокол также называется CPPM или PPMSUM. Отличается от предыдущего тем, что для множества каналов (правда максимум для 8) нужен всего лишь 1 провод. А теперь посмотрите на фотку выше и ощутите разницу, один провод заменяет эту кучу. Нужно подключить только провод питания, сигнала и заземления, итого 3 провода, фото ниже:

PPM протокол, соединение проводов

 

Сигнал по проводу посылается друг за другом, но модулируется по-разному. Его называют «аналоговым сигналом временной области», по точности он немного уступает PWM, но его проще подключать и настраивать, к тому же, его поддерживают большинство полетных контроллеров.

Протокол PCM – Pulse Code Modulation

Этот протокол работает по принципу импульсной модуляции, принцип работы похожа на протокол PPM. PCM это уже цифровой сигнал, а PPM аналоговый, например. PCM умеет распознавать и исправлять ошибки в сигнале, однако, это еще немало зависит и от используемого оборудования.

Также, протокол PCM надежнее, чем аналоговые и менее восприимчив к помехам, но из-за этого ему нужен преобразователь сигнала, а это влечет за собой более высокую цену оборудования.

Последовательные протоколы (Serial)

Сюда входят SBUS, XBUS, MSP, IBUS, SUMD. Это цифровые протоколы, а значит не имеют потерь, для работы требуется всего 3 провода — сигнал, питание и заземление. Для подключения приемников с этими протоколами требуется последовательный порт на ПК.

Протокол SBUS (S.BUS, Serial BUS) – марки Frsky и Futaba

SBUS — этот протокол сделали для своей аппаратуры разработчики Frsky и Futaba и он поддерживает до 18 каналов.

Протокол SBUS — это инвертированный сигнал, который использует UART для последовательной передачи данных. На сегодня все современные полетные контроллеры, не говоря уже о поколении F7 имеют UART порт и отлично по нему работают с периферией, но для того, чтобы прочитать его, нужен инвертор, встроенный или внешний, а вот он уже есть не у всех. У Naze32 Rev5 инвертора нет, а в F3, Pixhawks инвертор уже встроен. Этот протокол хорош тем, что для его работы нужен 1 провод на все 18 каналов.

Протокол CRSF (Crossfire)

Фирма TBS разработала этот протокол для своей аппаратуры Crossfire. Это цифровой протокол с принципом работы как SBUS, но у него более быстрая скорость работы, позволяющая использовать Телеметрию без использования доп.портов. По этому протоколу даже можно настраивать полетный контроллер.

Протокол IBUS – марки Flysky

IBUS это протокол для аппаратуры фирмы FlySky, такой же цифровой «компактный» протокол, работающий в обще стороны, то есть по одному проводу можно управлять сервоприводами и получать данные с датчиков.

Протокол XBUS – марки JR

Такой же как IBUS, но для аппаратуры фирмы JR, имеет поддержку 14 каналов. Отличается от других наименьшей задержкой по времени между каналами.

Протокол MSP — марки Multiwii

Создан для оборудования фирмы Multiwii, поддерживает 8 каналов связи, в остальном такой же, как и все.

Протокол Graupner SUMD

Очередной цифровой протокол как Speksat и SBUS, у него тоже все каналы работают по 1 проводу исключая задержки, но у него есть ряд преимуществ:

  • ему не нужен инвертор сигнала, в отличии от SBUS
  • у него лучше разрешение и меньшие задержки, чем у PPM

Протокол Graupner SumH

Устаревший протокол фирмы Graupner. Компанией уже было выпущено обновление прошивки для приемников, чтобы те могли дальше работать на протоколе SUMD.

Протокол FPort — марки Frsky и Betaflight

Новейший протокол связи от разработчиков Frsky и Betaflight,  направленный на еще более быструю работу и максимальную компактность, для работы принятия и обработки всех сигналов телеметрии и управления, ему нужен только 1 провод.Протокол совместим с полетниками F4 без аппаратных инверторов.

Он еще в процессе доработки, но у нас уже есть статья о нем: https://profpv.ru/что-такое-fport-frsky-и-как-настроить/

Какой выбрать протокол

Отвечая на этот вопрос, я скажу, что тут главное какое оборудование вы используете или будете использовать. Я рекомендую использовать PPM или SBUS, а если аппаратура FlySky, то естественно IBUS. Если вы собираете гоночный квадрокоптер, то используйте SBUS и IBUS протоколы, у них наименьшая задержка.

Протоколы передатчиков Spektrum: DSM2 и DSMX

Фирма спектрум специализируется на радиооборудовании для радио моделей. Их часто упоминают на форумах и сайтах. DSM2 и DSMX это протоколы свзяи передатчик-приемник, которые используются в оборудовании Spektrum.

Протоколы (копии SBUS) для Spektrum DSM2 называются SPEKTRUM1024, а для DSMX называется SPEKTRUM2048.

Протоколы Spektrum DSM2 и DSMX

Протокол DSM2 очень устойчивый к помехам как из вне, так и от помех создаваемых другими передатчиками. Еще он имеет крутую особенность — если на текущей частоте случается какой-то сбой, он тут же переключается на резервную, таким образом вы не потеряете управление над моделью. 

DSMX это улучшенная версия протокола на основе DSM2, отличие лишь в том, что DSMX умеет переключаться на резервный канал за единицы миллисекунд, благодаря чему вы даже и не заметите какой-либо сбой.

На протоколе DSM2 нужно летать вдали от сетей Wi-Fi, микроволновок, беспроводных камер. DSMX это тоже самое, но чуть надежнее.

Spektrum Satellite

Это дополнительная антенна, которая подключается к пульту и усиливает мощность сигнала.

Протоколы передатчиков (пультов) Frsky

Название протокола зависит от того, какие модули и приемники используются с передатчиком:

  • D16: для приемников X-серии, таких как X4R-SB, XSR, X8R
  • D8: для приемников D и V-серий, таких как D4R-II, D8R-II+, V8FR-II, VD5M, etc
  • LR12: для приемников L9R

Какая задержка у протоколов

Были протестированы несколько самых популярных приемников и составлен рейтинг приемников, ниже вы можете увидеть, какой приемник самый быстрый:

  • Flysky i6X – 13.7 мс
  • Turnigy Evolution – 14.6 мс
  • Crossfire (X10) – 19.5 мс
  • Frsky Horus X10 – 31.5 мс
  • Frsky QX7 – 36.3 мс
  • Spektrum DX6i – 41.5 мс

13,7 мс задержка конечно крутая, но это не самый главный критерий выбора аппаратуры, нужно также учитывать качество аппаратуры, качество соединений, особенности. Ниже таблица с тестированием:

Тестирование задержки протоколов

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: