Протоколы PWM, PPM, SBUS, DSM2, DSMX, SUMD, что это и как работает – Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

Переделка x4r-sb, чтобы обойтись без инвертера

Другой вариант – найти определенный контакт на плате приемника и взять не инвертированный сигнал прямо оттуда. В этом случае инвертер не нужен.

На самом деле на плате приемника есть специальный чип, который инвертирует сигнал. В соответствии со схемой выше, вы можете найти нужный контакт с не инвертированным сигналом для подключения к контроллеру.

Кто-то даже припаивает небольшой разъем для этого:

Вот наше руководство как найти «неинвертированный» сигнал SBUS и SmartPort в приемниках FrSky.

Edit history

• 2023 – Article created
• Jul 2023 – added info about R-XSR, XM, XM
• Oct 2023 – added info about R9 Mini, R9 MM, R9 Slim
• Apr 2023 – added XSR-M

R9 mini

Credit to David Marzocca he found the “uninverted” SmartPort on the original R9 Mini receiver. I haven’t tested it myself however so use it on your own risk.

R9 mm

R9 MM is a new version of the R9 Mini. The only difference is now the R9 MM has an “uninverted” SmartPort output you can easily access (but Frsky call it Inverted S.Port so don’t get confused!). It replaces the SBUS_IN pin.

This saves a lot of trouble soldering the tiny wire! Buy the R9 MM here:

R9 slim

Credit to AJ Karki for posting this picture. According to him in the comment: this is uninverted sbus out point where you can connect and use uninverted sbus out. He’s using this rx uninverted sbus out without any problem. Use enamel coated thin wire for easy to soldering after that use some glue to protect the connection and wire.

I haven’t tested it myself however so use it on your own risk.

Smart port

For Betaflight, Cleanflight and some other FC firmwares, all you need is tapping to pin A (red). You just need to solder a single wire to this pin and connect it to the TX of a spare UART on the flight controller.

However, for other FC firmwares you might also need pin B (yellow), middle pin of the 3, and connect this to the RX of the same UART.

Spektrum satellite

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

Xm (plus)

XM review

The XM doesn’t have smart port but only SBUS and here is where the uninverted signal is.

Xsr-m

Thanks to voodoo for pointing out the missing XSR-M and provided info and sources regarding the uninverted SBUS and Smartport pin location.

В чем преимущество интеграции двух протоколов sbus и s.port в единый f.port?

Для дуплексной передачи данных между устройствами используются два разных протокола, и для работы обоих необходимо разделение линий сигналов. Радиосигнал управления передается через SBUS по одной линии, а команды конфигурации и телеметрические данные передаются по «умному порту» на другой линии, отдельно.

Теперь F.Port позволяет подключать только один стандартный серво-кабель с интеграцией сигналов SBUS и телеметрии S.Port через одно соединение. Это открывает возможность беспрепятственного сопряжения одного приемника по протоколу F.Port с несколькими устройствами телеметрии, а также упрощает настройку.

Использование приемника с протоколом f.port 2.0 c контроллером полета

Стандартные модели с полетными контроллерами, используют его в качестве концентратора для подключения таких компонентов, как двигатели, видеопередатчик, ESC и другие. С новым протоколом F.Port 2.0 контроллер полета может размещать свою собственную линию компонентов (ведомую), при этом, контроллером полета (ведомым) можно будет управлять через приемник (хост).

Использование приемника с протоколом f.port 2.0 без контроллера полета

Привязанные к радио аппаратуре с протоколом ACCESS, приемники Archer могут обновляться по беспроводной сети и настраиваться с помощью специального сценария LUA без кабельного соединения. С протоколом F.Port 2.0 эта система поддерживает несколько устройств, такие как датчики, сервоприводы, видеопередатчик, ESC и другие компоненты, которые должны быть последовательно соединены вместе для управления приемником (хостом) через F.Port.

Использование с приложением freelink

Аппаратура с ACCESS, оснащенная модулем PARA , в сочетании с протоколом F.Port 2.0 позволяет приложению FreeLink конфигурировать и обновлять прошивку для любых устройств с поддержкой F.Port 2.0 из линейки компонентов, которые будут поддерживать версию 2.0.

История изменений

• Декабрь 2023 — первая версия статьи для F1 Naze32 Rev5
• Апрель 2023 — обновлены инструкции для F3
• Июль 2023 — Обновлены ссылки, настройка SmartPort на F4 без инвертора

Как настроить sbus / smartport на пк naze32 rev5 (f1)

Настройки SBUS и SmartPort очень похожи на разных полетных контроллерах в Cleanflight, разница в оборудовании. Очевидно, что Naze32 (на процессоре F1) требует немного больше усилий и работы руками чем в случае контроллеров на процессорах F3 (Tornado, Dodo и т.п.). Но нет ничего невозможного.

Как мы уже ранее объясняли в статье про сравнение PPM и SBUS, сигнал SBUS на выходе приемника FrSky инвертирован (т.е. перевернут) и некоторые полетные контроллеры не могут его распознать и понять.

Существует множество способов инвертировать сигнал, например, использовать самодельный инвертер сигналов.

Заметим, что только платы Rev5 и более старые требуют этого, rev6 распознает SBUS без инверторов.

Как соединить smartport и naze32

Для телеметрии вам снова понадобится последовательный порт. Однако на Naze32 вы этого сделать не можете, потому что там всего 2 аппаратных UART, и они уже используются: один для подключения SBUS, а второй зарезервирован для подключения по USB. Кое-кто писал, что этот способ подойдет и для Rev6 (но у меня ее нет, так что не могу ни проверить, ни опровергнуть).

Однако хорошая новость в том, что есть возможность использовать SoftSerial (software serial, программную эмуляцию последовательного порта) для подключения SmartPort. Контакты RC5 и RC6 доступны для SoftSerial на плате Naze32.

Замечу, что RGB светодиоды подключаются к RC5, то при использовании SoftSerial, придется отключить LED_strip.

Имейте ввиду, что нужно соединить 2 контакта вместе (RC5 и RC6). Марсело сделал разъем в котором контакты спаяны друг с другом. Другой конец кабеля подключен к SmartPort порту приемника (на картинке зеленый провод).

Причина, по который SmartPort использует только один провод для приема и передачи в том, что протокол полудуплексный. Именно это и эмулируется замыканием TX и RX и включением SoftSerial.

С приемником D4R-II RX вам нужно подключить телеметрию только к RC6 (softSerial TX), но очевидно, что есть разница с X4R-SB, на котором SmartPort нужно подключить к обоим контактам – RC5 и RC6. Марсело пытался, но у него не получилось, пока он не соединил контакты вместе.

В конфигураторе CleanFlight вы должны выбрать Telemetry и SoftSerial на вкладке Configuration.

Затем на вкладке Ports выберите SoftSerial1 и SMART PORT, AUTO.

К консоли (CLI) наберите Telemetry Invert = ON или 1, в зависимости от версии CleanFlight. В последней версии используются значения ON и OFF вместо 0 и 1.

И еще раз проверьте в консоли включены ли эти функции.

Как мы узнаем, что SmartPort телеметрия работает?

Итак, чтобы проверить сдвиньте контроллер в любом направлении, и посмотрите меняются ли значения AccX и AccY (если вы не отключили акселерометр). Если постоянно показывается 0, то это может значить как то, что акселерометры выключены, так и то, что телеметрия не работает.

Для отображения правильной высоты, вы должны вначале включать коптер, и только затем Taranis (передатчик). Если вы вначале включите Taranis, он покажет неправильные значения.

Отметим, что в старых версиях прошивки Taranis напряжение основного аккумулятора показывалось как Cells, но теперь это не работает, новое значение – Vfas.

Naze32 с подключенными SBUS и Smartport будет выглядеть примерно так:

На этом все! Если у вас есть что сказать – пишите в комментариях.

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:

Какие приемники поддерживают f.port 2.0?

Хост-приемник должен поддерживать ACCESS. Серии приемников Archer, TD  и другие новые — будут поддерживать новую версию протокола.

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.

Настраиваем sbus / smartport на пк f3

Если у вас ПК на F3 или F4, то настроить SBUS и SmartPort телеметрию очень легко. Просто подсоедините SBUS к контакту RX любого свободного последовательного порта на ПК (или к специальному порту SBUS, если он есть), SmartPort нужно подключить к TX другого свободного порта (нельзя использовать тот же порт что и для SBUS).

Для приемников X4R-SB и XSR процедура одинаковая. Купить X4R-SB можно тут.

В примере выше, я использовал UART2 для SBUS и UART3 для SmartPort. Теперь пора настроить их в Betaflight.

Первым делом открываем вкладку «Ports» и включаем «Serial RX» у порта, к которому подключен SBUS. Выбираем SmartPort в качестве выхода (Telemetry Output) в выпадающем списке соответствующего порта.

Переходим на вкладку «Configuration«, в разделе «Receiver» (приемник) выбираем следующие настройки:

И, наконец, включаем телеметрию (Telemetry) в разделе «Other Features«. Нажимаем Save и все!

Настройки соединения sbus в naze32

Предположим вы используете UART2 на Naze32, оставляя UART1 для подключения по USB конфигуратора CleanFlight. Вначале нужно включить Serial RX для UART2 на вкладке Port.

Выбрать Serial RX на вкладке Configuration.

Контакты UART2 это RC3 (TX) и RC4 (RX). Вам нужно подключить выход SBUS к RC4, так как это однонаправленное соединение. RC4 прямо под контактом «-» (земля).

Вы можете сделать кабель типа такого:

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.

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 msp — марки multiwii

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

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 — это широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Это аналоговый сигнал, где длительность импульса определяет действующее значение выходного напряжения и, тем самым, положение качалки сервопривода или положение рычажка газа. Длительность импульсов обычно варьируется от 1000 мкс до 2000 мкс (микросекунда), при этом 1000 мкс — это минимум и 2000 мкс — максимум. MfG (с)

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

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.

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 обе стороны, то есть по одному проводу можно управлять сервоприводами и получать данные с датчиков.

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.

Протокол ppm – pulse position modulation

Этот протокол также называется CPPM или PPMSUM. Отличается от предыдущего тем, что для множества каналов (правда максимум для 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:

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 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.

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

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.

Пульт для квадрокоптера frsky taranis plus. небольшое сравнение с бюджетной аппаратурой.

Чем отличается версия 2.0 от 1.0?

Версия протокола 1.0 изначально реализовала и упростила передачу по шине F.Port с интегрированными SBUS и S.Port от одного приемника к другому устройству. Обновленная версия 2.0 может позволить большему количеству устройств объединиться в цепочку для соединения с помощью уникального хост-устройства, все подключенные устройства могут быть обновлены и настроены по воздуху (ATO) через аппаратуру с поддержкой ACCESS.