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主流无人机主要依靠六种动力驱动。 1）锂电池：大多数无人机都安装了锂电池，但续航较短，且需要经常拆卸、更换电池，十分耗时费力。 2）氢燃料电池：新型电池，氢燃料电池代替锂电池，可以支持无人机连续运转两个小时左右，并且充电十分迅速。 3）激光发射器：激光发射器为无人机供电，从地面发射的激光光束被机身上的接收器转化成动力，几乎可以支持无人机一直工作，造价高昂，难度较高，应用较少。 4）太阳能发电：利用太阳能发电的无人机通常同时安装了锂电池和太阳能电池，有阳光时就可利用太阳能提供飞行动力，锂电池则作为备用电池。 5）内燃机发电：用内燃机发电可支持无人机以 100 千米每小时的速度飞行 1 小时，但噪音大且存在安全隐患，因为无人机内有可燃气体，工业级和消费级应用较少。 6）有线电缆供电：利用有线电缆供电几乎可以让无人机永久地运转，也可以加快无人机向电脑传输数据的速度；但由于受到有线连接的限制，无法完成远距离飞行，主要应用于工业级无人机；比如洲际通航的 MD4-1000 雪雁无人机，就有 24 小时系留供电系统，可以用于警用安防应用，如大型展会的空中安全巡逻。 常用接口3 \1 N8 t+ d! L* J! @1 W/ I9 \
无人机飞控作为连接所有设备的大脑，接口种类越来越多，下面简单介绍下无人机常用的几个接口。 - d7 {3 n0 S. q6 H
01、PWM. G) T& s/ S1 U, k9 w1 K! K; g
这是第一个要介绍的，所有航模和无人机都离不开的一种接口。单线信号，周期发送正脉冲，变化脉宽作为传递信息的方式，一个针脚传递一个通道，往往搭配地线和电源线可控制一个舵机或一个电调，是无人机或航模入门第一个需要了解的接口。优点是简单，稳定的传输一个可量变的信号，缺陷是速度低，目前常见的标准是每秒 50 次或 300 至 400 次。 * n1 y: v& Q/ h$ K) C$ Y
02、PPM! ~. L; J p( W, e/ r) d. K8 q
PWM 的升级版，就是每个信号周期变为发送一组多个脉宽的组合，来同时传递多个通道的变化信息。早期也被用于遥控器无线电信号和航模模拟器信号，现在多用于接收机与飞控连接，带有 PPM 信号输出的接收机很多，是无人机入门必配，那些用转换器的是脱裤子放屁。其优点是稳定传输多个通道，缺点是速度更慢。 : y% H9 {( i( V0 E
03、S.BUS( N/ z; G( S; E/ K3 ]5 ?2 O
是日本遥控器厂商 FUTABA 设计的用单通道数字信号传输多通道信息的协议，只有一个信号针脚和一个基准地线，支持 HUB 扩展多个舵机和电调连接在一个信号源上，所以 S.BUS 其实是一种总线，其原理其实就是变化的串口协议，具体协议可以参考百度文库上我写的的文章“PX4 飞控开发笔记 - 第五章：PWM，PPM，S.BUS 与 DSM2”。其优点是纯数字信号，很可靠，带有总线功能。缺陷是属于厂家技术兼容设备较少。目前是飞控连接接收机的最佳选择。 ; B. L# T8 \1 o" c; l( a
04、Relay0 Y" A/ B" X- {9 G7 N* P6 s
其实就是数字 IO 信号，只有 0 和 1 两种状态，存在于飞控某些针脚用于自动控制相机快门和农药喷头。优点是可靠；缺点是信息量极小，浪费资源且没有校验等功能。 : r* _4 j; ~8 }5 Y4 g- d& T( @2 u
05、串口
5 K, j0 D$ b6 z* G0 _9 w. e串口是目前控制领域最常见的设备接口，硬件形式有 TTL、232、422、485 几种。TTL 是基本信号，常见三针用法，一个针用于信号输入叫 RX，一针用于信号输出叫 TX，另一针为信号基准地线。一般 0V 和 3~5V 表示 0 和 1，飞控自带的都是这种串口，而且会带很多个，用于连接多个设备，PIXHAWK 飞控有 5 个。TTL 信号的电压较低，经验上不适合 1 米以上的长距离传输，于是发展出 232 接口，使用正负电平表示 0 和 1 其他与 TTL 相同，极大延长了传输距离，但是速度依然不足。 于是发展出 422 接口，RX 和 TX 每个针脚都变为正负电压的一对信号线同时跳变，这样干扰信号被巧妙的抵消，传输距离和速度双飞跃，但是需要 5 根线，给调试造成很大麻烦，目前只有军品才使用这种串口。485 串口是结合 232 和 422 优点，使用一对正负电压的信号线既发又收，但是他需要额外一个信号控制收发转换，485 总线带有总线特征，可以在两根线与地线上连接多个设备，但是收发，片选，仲裁，校验等等工作都需要你写程序去协调，工作量巨大，现在很少有人用。
, Y! r3 {/ W+ k% }; }! T. i$ i* p06、SPI
' r3 B1 \9 B ~- L- m这是一种用于板上通信的高速接口，使用了主从设计，和专门的时钟线，每个 SPI 拥有 4 个脚主入从出，主出从入，时钟和地线。主设备负责管理信息，时钟同步和所有设备通信，一路 SPI 可以连接多个设备，但是必须每个带有片选。因为有时钟线所以很容易做到所有设备的同步通信，由于其稳定性和高速特性，在飞控板上用来连接所有传感器与主单片机。
2 N- G4 U! R/ h- @1 q5 _ Q4 R# F07、I2C
1 |- {) h# _9 `# ^3 x# Y$ F其实是 I 平方 C，是用于连接板上高速设备的总线。拥有三根信号线，信号，时钟和地线。也是采用主从设计，带有时钟的同步设计，但是信号线需要承担多个设备输入输出，由主设备来管理。I2C 上所有设备都自带一个地址，或叫标签，主设备用这个地址来识别设备。
在飞控中用来连接重要性不太高的众多设备，指示灯，磁罗盘，空速，超声波，激光测距等等。居然有厂家为了省事用这个总线连接多个电调，这是很危险的，因为 3~5V 电平在长距离传输中容易受干扰。
" X( } z9 H1 y- t08、CAN, Q+ i8 h0 j: R( [( J* n
最早为汽车设计的总线接口，据说是电流传输，所以抗干扰性能超强，专门用于大干扰环境设备间多个远距离传输。只有 H 和 L 两个信号线，所有设备都连接在上面，总线芯片负责仲裁。这其实是无人机上设备，尤其是多旋翼电调的最优选择，但是由于其复杂性和接口芯片成本问题，比较少有人用，PIXHAWK 飞控和 ESC32 电调多年前就已经具备该接口，至今无人问津。
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09、AD
d$ H0 K2 |9 V" D" `模数转换接口，这种易被干扰的古老还存在，使用方式就是测量电压。目前飞控用来测量电压，电流，这种方式成本较低，在小型无人机上还可以使用。另外一些距离探测设备还在用，但是已经基本处于淘汰边缘，效果远远不如数字设备，不过成本较低，比如空速和超声波。
" [5 @' I+ x& H5 ]5 D1 j% V10、SDIO. k7 p$ d$ v7 y! u- u" Z: P% v
用于连接 SD 卡或 TF 卡，进行飞行数据记录。由于 TF 卡应用普遍，成本较低，容量速度都令人满意，所以渐渐成为高级飞控必备设备，用于飞行记录、事故分析、故障诊断等等。
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11、USB: K a5 S$ D# Q" U1 }% A- X8 N
民用总线接口，可以通过 HUB 连接多个设备，可以说是一种完美接口。但是其协议过于复杂，编程工作量极大，接口连接形式容易导致问题，必须使用专用线材，且不能超过 2 米。在飞控上主要用来地面进行调试、读写参数等地面操作。
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发表于 2021-6-29 10:56
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