Когда вы читаете про пульты управления (передатчики) и приемники для них, то часто сталкиваетесь с сокращениями типа: PWM, PPM, SBUS, DSMX и т.д. В этой статье мы расскажем про разницу между сигналами/протоколами в передатчиках и приемниках.

Оригинал: RC TX RX Protocols Explained: PWM, PPM, SBus, DSM2, DSMX, SUMD

Протоколы передачи данных в передатчиках и в приемниках

Те, кто только начинает заниматься этим хобби могут запутаться в протоколах, форматах данных. Попробуем объяснить основные характеристики и отличия.

Эти протоколы передачи данных используются в дронах, радиоуправляемых самолетах, коптерах и других устройствах. Их можно разбить на 2 группы:

• Протоколы, применяемые в приемниках (связь между приемником сигнала управления и полетным контроллером)
• Протоколы в передатчиках (обмен данными между передатчиком и приемником)

Некоторые протоколы в приемниках очень широко распространены и используются большинством брендов, другие протоколы являются закрытыми и используются только некоторыми брендами. Примеры:

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

Протоколы, используемые в передатчиках, часто реализованы только одним брендом. Некоторые бренды позволяют использовать несколько протоколов, в зависимости от имеющихся у вас приемников. Примеры:

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

PWM (ШИМ) — Pulse Width Modulation

Это наиболее распространенный тип выходного сигнала у приемников. Раньше, когда радиоуправление использовалось только для самолетов, приемники нужны были для управления сервомашинками и регуляторами хода, сигнал был только одного вида — PWM, один канал/кабель для каждой сервомашинки. Эта же технология широко используется и в наше время.

Мультикоптерам нужно как минимум 4 или 5 каналов (иногда даже больше), и именно такое же количество разъемов будет использоваться для подключения приемника к полетному контроллеру.

PWM (ШИМ) значит pulse-width-modulation (широтно-импульсная модуляция), длина импульса определяет положение сервомашинки или уровень газа. Обычно длительность импульса варьируется между 1000мкс и 2000мкс, где 1000 мкс — это минимум (одно крайнее положение), а 2000 мкс — максимум (другое крайнее положение).

Радиоприемник с выходами PWM — это наиболее часто используемый тип, и как правило самый дешевый. Однако, чтобы избежать клубка проводов, хоббисты предпочитают использовать PPM и SBUS.

PPM — Pulse Position Modulation

PPM также известен как PPMSUM и CPPM. Преимущество PPM в том, что нужен только один провод для передачи нескольких каналов (как правило до 8 каналов), вместо отдельных проводов для каждого канала. Так что в этом случае нужно подключить только 3 провода: питание, земля и сигнал.

PPM сигнал — это просто последовательность PWM импульсов, идущих друг за другом по одному проводу.

PPM это то что называется «аналоговый сигнал, распределенный по времени», каналы посылаются один за другим, а не одновременно. Следовательно, передача данных немного не точная и есть джиттер (отклонение во времени) в отличие от цифрового последовательного канала, но этот вариант широко используется и поддерживается множеством полетных контроллеров.

Более детально про различия между PPM и PWM читайте тут (англ.).

PCM — Pulse Code Modulation

PCM значит pulse-code-modulation, т.к. импульсно кодовая модуляция, очень похож на PPM. Однако PCM это цифровой сигнал (ноли и единицы), в то время как PPM — это аналоговый сигнал (где учитывается длительность импульсов). PCM сигнал можно проверить на наличие ошибки, или даже использовать коды для исправления ошибок (но это зависит от устройств, в которых он применяется).

PCM более надежен и менее подвержен интерференции (межканальной), но при его использовании требуется дополнительное преобразование, так что оборудование теоретически более дорогое.

Протоколы последовательной передачи данных

Последовательная передача цифровых данных использует 3 провода (сигнал, земля и питание) для передачи множества каналов (да и вообще любых данных, прим. перев.). Этот тип передачи требует наличия последовательного порта как на приемнике, так и на полетном контроллере. SBUS, XBUS, MSP, IBUS, SUMD — все это виды последовательной передачи данных.

SBUS (S.BUS) – Frsky, Futaba

SBUS — это протокол последовательной передачи данных, используемый Futaba и FrSky, который поддерживает передачу до 18 каналов по 1 проводу.

SBUS — это инвертированный сигнал UART (COM порт). Практически все контроллеры могут читать UART, но не все они понимают инвертированный сигнал (например, Naze32 rev5 или более старые — не понимают), поэтому требуется добавлять специальный инвертор сигнала. Однако, некоторые контроллеры, типа Pixhawks и другие на F3, имеют встроенный инвертор сигнала именно для этих целей.

IBUS — Flysky

IBUS — это новый протокол, используемый FlySky. Передача данных двунаправленная, т.е. можно как принимать, так и передавать данные — передавать данные к сервам и получать данные с датчиков.

XBUS – JR

XBUS используется фирмой JR, поддерживает до 14 каналов по 1 проводу. Одно из преимуществ — очень маленькая задержка сигнала между каналами.

MSP (multiwii serial protocol)

Протокол созданный как часть программного обеспечения multiwii. Позволяет передавать до 8 каналов по одному проводу.

Graupner Hott SUMD

Graupner SUMD — это протокол типа SBUS. Каналы кодируются в один цифровой сигнал, и не имеет заметной задержки при передаче. Преимущества SUMD:

• по сравнению с SBUS — не требуется инвертор.
• по сравнению с PPM — выше разрешение сигнала, при этом PPM имеет всего 250 значений сигнала и дрожание (джиттер) сигнала = 4 мс.

Graupner SumH

Это старый протокол от Graupner. Они выпустили обновление для своих приемников, чтобы можно было использовать SUMD вместо SumH.

Какой протокол в приемнике использовать?

В первую очередь это зависит от вашего передатчика. Для коптеров, лично я предпочитаю PPM или SBUS — минимум проводов. Однако для гонок на дронах и для фристайла я предпочту SBUS, потому что у него меньше задержка при передаче.

Передача данных по радиоканалу: Spektrum DSM2 и DSMX

“Spektrum” часто упоминается в темах связанных с аппаратурой управления, это бренд специализирующийся на производстве аппаратуры управления. Ранее мы обсудили протоколы используемые для связи приемников с полетными контроллерами, но DSM2/DSMX — это протоколы общения между радиопередатчиком и приемником (используется в аппаратуре Spektrum).

Протокол передачи данных от приемника к ПК (копия SBUS) для Spektrum DSM2 называется SPEKTRUM1024, а для DSMX — SPEKTRUM2048.

Spektrum DSM2 and DSMX

DSM2 — это сигнал хорошо защищенный от помех, интерференции и от сигналов других передатчиков работающих на той же частоте. Кроме того, при включении радиопередатчик ищет запасную частоту, на случай, если будут проблемы на основной. Это снижает вероятность потери сигнала, однако, если обе частоты будут заняты или станут слишком шумными, то сигнал будет потерян.

DSMX — это улучшенная версия DSM2, использует ту же схему кодирования данных. Разница в том, что в случае DSMX, передатчик может за несколько миллисекунд перейти на новую частоту в случае проблем на основной, так что, теоретически, вы даже не заметите сбоя.

DSM2 — все еще очень популярная технология, если вы находитесь вдалеке от источников интерференции (например, микроволновки, wifi, беспроводные камеры видеонаблюдения), то он будет работать так же хорошо как и DSMX, но DSMX более надежен.

Spektrum Satellite

это дополнительная антенна и приемник, который обычно подключается к основному приемнику и используется для увеличения надежности приема сигнала, позволяя выбрать антенну с наилучшим сигналом.

Протоколы Frsky

Список доступных протоколов зависит от типа радиомодуля (англ,) и приемника:

• D16: для приемников X-серии (X4R-SB, XSR, X8R)
• D8: для приемников D- и V-серий (D4R-II, D8R-II+, V8FR-II, VD5M и т.д.)
• LR12: для дальнобойной аппаратуры L9R

История изменений

• Март 2015 — первая версия статьи про протоколы в приемниках
• Ноябрь 2016 — статья обновлена, добавлена информация о Spektrum
• Июль 2017 — расширено описание протоколов в передатчиках