一种级联式无人机动力系统的总线控制系统和方法与流程

本发明涉及一种动力系统通信领域，尤其涉及的是一种无人机动力系统的总线控制系统和方法。

背景技术：

目前对于无人机的动力系统传输方案，都是由飞行控制器输出50Hz～400Hz的PWM信号(这种传输方案叫PPM协议)，由电子调速器或者是舵机解调PPM信号，从而达到控制无人机的电机或者是舵机的转速。

这种传输方案，这种传输方案是使用模拟信号，电子调速器根据接收到的高低电平时间之比来判断速度的快慢，传输距离短，缺少校验以及电机在工作时候会产生严重的电磁干扰，导致电子调速器和舵机接受到错误信号，使其工作不正常，从而导致失控、坠机等风险。

另外这种传输方案在飞行控制系统中所占用总线较多，传统的传输方案是使用模拟信号控制，采用的是并行信号，每个电子调速器都需要单独占用3根总线，走线复杂。因为传统传输的飞行控制系统输出信号为模拟信号，并且电子调速器只有接收信号接口并没有发送接口，因此传统传输方式为单向，无法逆向获知动力系统工作状态，且受频率限制，电子调速器刷新周期长，造成控制延时。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供了一种抗干扰能力强，飞行控制系统的端口占用少，传输频率更高的级联式无人机动力系统的总线控制系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种级联式无人机动力系统的总线控制系统，包括飞行控制器总线驱动模块、驱动总线和电子调速器；

飞行控制器总线驱动模块与驱动总线连接，实时通过总线向外发送调速信号；

总线驱动模块一端与飞行控制器总线驱动模块连接，另外一端采用级联连接的方式与多个电子调速器连接，通过总线将总线驱动模块发出的调速信号传输给电子调速器；

电子调速器与驱动总线连接，解调接收到的信号，转化为PWM信号实时控制电机运转。

作为优化的技术方案，飞行控制器总线驱动模块基于485收发器或者CAN收发器设计。

作为优化的技术方案，驱动总线采用双绞线，双绞线一端与飞行控制器总线驱动模块连接，另外一端连接至电子调速器的通信端口。

作为优化的技术方案，飞行控制器总线驱动模块发出调速信号，通过双绞线传输到电子调速器，电子调速器解调该信号并直接对电机进行控制；

同样，电子调速器将动力系统的工作状态通过驱动总线反馈给飞行控制器总线驱动模块。

飞行控制器总线驱动模块用ADM2483差分总线收发器，ADM2483差分总线收发器的引脚12和引脚13分别发送485A和485B信号到电子调速器上，485A和485B信号的端头之间接第一TVS管，第二TVS管的端口1接485B信号线，第三TVS管的端口1接485A信号线，第四TVS管的端口1接485B信号线，第四TVS管的端口2接485A信号线，第二TVS管的端口2、第三TVS管的端口2和第四TVS管端口3连接到一起，连接到大地上；

电子调速器传回的485A信号和485B信号通过ADM2483差分总线收发器解调信号RX、TX送到MCU。

本发明还公开一种级联式无人机动力系统的总线控制方法，包括下述步骤：飞行控制器总线驱动模块发出调速信号，通过双绞线传输到电子调速器，电子调速器解调该信号并直接对电机进行控制；同样，电子调速器将动力系统的工作状态通过驱动总线反馈给飞行控制器总线驱动模块，达到飞行控制器实时监测、控制动力系统。

作为优化的技术方案，飞行控制器总线驱动模块基于485收发器或者CAN收发器设计，CAN或者485通信方式是双向通信，由发送和接收两个信号组成，CAN总线或者485总线采用差分信号且有数据校验位。

作为优化的技术方案，飞行控制器总线驱动模块用ADM2483差分总线收发器，ADM2483差分总线收发器的引脚12和引脚13分别发送485A和485B信号到电子调速器上，485A和485B信号的端头之间接第一TVS管，第二TVS管的端口1接485B信号线，第三TVS管的端口1接485A信号线，第四TVS管的端口1接485B信号线，第四TVS管的端口2接485A信号线，第二TVS管的端口2、第三TVS管的端口2和第四TVS管端口3连接到一起，连接到大地上；

电子调速器传回的485A信号和485B信号通过ADM2483差分总线收发器解调信号RX、TX送到MCU；

MCU解调安装在电子调速器上的拨码开关的位置地址信息，其中拨码开关由人为设定，由单片机IO口读取拨码开关的值存为此电子调速器的地址，控制命令帧由油门信号和地址信息构成，通过判断命令帧中的地址与控制器的地址得到是否是此调速器的速度命令，根据速度命令即刻调整电机转速。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、传输距离更长，信号不易受干扰；

2、该总线驱动系统只需要占用2个端口，而传统方案六旋翼无人机则需要使用18个端口；

3、新的传输方案使动力系统刷新速度变得更快，传统方案通过模拟信号传输，一个信号的频率为400Hz，而新的传输方案使用数字信号传输，而一帧数字信号的频率可在1兆及其以上，能够实时、准确将飞行控制系统的调速信号传输给动力系统，从而使无人机系统的姿态调整加快，更平稳；

4、传统方案都是单向传输，而新的方案为双向传输，电子调速器可将当前的工作状态实时传输给飞行控制器，飞行控制器可参考电调的工作状态实现更精准控制。

附图说明

图1是本发明级联式无人机动力系统的总线控制系统的线路原理图。

图2是本发明级联式无人机动力系统的总线控制系统的具体实施例线路图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明级联式无人机动力系统的总线控制系统包括飞行控制器总线驱动模块、驱动总线和电子调速器。

飞行控制器总线驱动模块与驱动总线连接，实时通过总线向外发送调速信号。

驱动总线一端与飞行控制器总线驱动模块连接，另外一端采用级联连接的方式与多个电子调速器连接，通过总线将飞行控制器总线驱动模块发出的调速信号传输给电子调速器。

电子调速器与驱动总线连接，解调接收到的信号，转化为PWM信号实时控制电机运转。

飞行控制器总线驱动模块一般基于485收发器或者CAN收发器设计，485收发器或者CAN收发器驱动总线能力强，可长距离驱动多个负载。

驱动总线采用抗干扰能力强的双绞线，双绞线一端与飞行控制器总线驱动模块连接，另外一端连接至电子调速器的通信端口，如果有多个电子调速器，可以采用级联的连接方式进行连接。如图1所示。

CAN总线和485总线采用差分信号且有数据校验位，因此传输距离更长，抗干扰能力强。另外，CAN总线和485总线分别使用TX(发送)和RX(接收)两个信号，在传输协议中带有地址信号，电子调速器可通过解析地址信号获取控制命令，因此，该总线驱动系统只需要占用2个端口，就可以实现传统方案六旋翼无人机使用18个端口达到的效果。CAN或者485通信方式是双向通信，由TX(发送)和RX(接收)两个信号组成，电子调速器可将当前的工作状态实时传输给飞行控制器，飞行控制器可参考电调的工作状态实现更精准控制。

飞行控制器总线驱动模块发出调速信号，通过双绞线传输到电子调速器，电子调速器解调该信号并直接对电机进行控制。同样，电子调速器也可以将动力系统的工作状态通过驱动总线反馈给飞行控制器总线驱动模块，从而达到飞行控制器实时监测、控制动力系统。

请参阅图2所示，该实施例中，采飞行控制器总线驱动模块用ADM2483差分总线收发器，ADM2483差分总线收发器是一款集成式电流隔离器件，适用于多点总线传输线路的双向数据通信。ADM2483差分总线收发器的引脚12和引脚13分别发送485A和485B信号到电子调速器上，485A和485B信号的端头之间接TVS(瞬态抑制二极管)管TZB8，TVS管TZB6的端口1接485B信号线，TVS管TZB1的端口1接485A信号线，TVS管U4的端口1接485B信号线，TVS管U4的端口2接485A信号线，TVS管TZB6的端口2、TVS管TZB1的端口2和TVS管U4的端口3连接到一起，连接到大地上。设置TVS管TZB1和TVS管TZB6、TVS管U4的作用是抑制总线上的静电干扰，以防止烧毁电子调速器。

电子调速器传回的485A信号和485B信号通过ADM2483差分总线收发器解调信号RX、TX送到MCU，MCU解调安装在电子调速器上的拨码开关K1的位置地址信息，其中拨码开关K1由人为设定，由单片机IO口读取K1的值存为此电子调速器的地址。控制命令帧由油门信号和地址信息构成，通过判断命令帧中的地址与控制器的地址可以得到是否是此调速器的速度命令，根据速度命令即刻调整电机转速。

其中TVS管TZB1和TVS管TZB6的型号为PESD12VL2BT，TVS管U4的型号为SMCJ12CA。

本发明的传输方案使用数字信号传输，一帧数字信号的频率可在1兆及其以上，能够实时、准确将飞行控制系统的调速信号传输给动力系统，从而使无人机系统的姿态调整加快，更平稳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。