stm32 解析sbus
转载 https://blog.csdn.net/Brendon_Tan/article/details/89854751
STM32 Futaba SBUS协议解析
1. S.BUS
1.1 协议介绍
S.BUS是FUTABA提出的舵机控制总线,全称Serial Bus,别名S-BUS或SBUS,也称 Futaba S.BUS。
S.BUS是一个串行通信协议,也是一个数字串行通信接口(单线),适合与飞控连接。它可以连接很多设备,每个设备通过一个HUB与它相连,得到各自的控制信息。
S.BUS可以传输16个比例通道和2个数字(bool)通道。其硬件上基于RS232协议,采用TTL电平,但高位取反(负逻辑,低电平为“1”,高电平为“0”),通信波特率为100K(不兼容波特率115200)。
1.2 协议解析
通信接口:USART(TTL)
通信参数:1个起始位+8个数据位+偶校验位+2个停止位,波特率=100000bit/s,电平逻辑反转。
通信速率:每14ms(模拟模式)或7ms(高速模式)发送,即数据帧间隔为 11ms(模拟模式)或4ms(高速模式)。
数据帧格式:[1]
字节位 byte1 byte2-23 byte24 byte25
类型 开始字节 通道数据字节(含16个脉宽通道) 标志位字节(含2个数字通道) 结束字节
数据 0x0F 通道数据范围11Bits = [0,2047] 2个数字通道位+2个状态位 0x00
byte1:
startbyte = 0000 1111b (0x0F)
byte2-23:
databytes = 22bytes = 22 x 8Bits = 16 x 11Bits(CH1-16)
通道数据低位在前,高位在后,每个数据取11位,具体协议如下:
读取的databyte值:
byte 2 3 4 5 6 7 etc
内容 12345678 12345678 12345678 12345678 12345678 12345678 etc
转化后的通道值:
通道 CH01 CH02 CH03 CH04 etc
内容 67812345678 34567812345 81234567812 56781234567 etc
byte24:
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
含义 数字通道CH17 数字通道CH18 帧丢失位 故障保护激活位 N/A N/A N/A N/A
byte25:
endbyte = 0000 0000b (0x00)
2. 硬件设计
2.1 硬件参数
主控芯片:STM32F103VET6
接收端口:USART2(带反相电路)
S.BUS设备:walkera RX-SBUS[2](配DEVO 10遥控器)
2.2 反相电路
由于此芯片串口不带反相器,我们需要外部搭建反相电路。如果芯片串口内部带反相器,可以省略此步。反相电路设计如下图:
J1为4Pin排针,适配S.BUS接口,可5V输出为SBUS接收机供电。
J1的Pin-4接S.BUS数据发送端,连接一个由NPN三极管构成的反相器,将反相后的信号送入芯片USART2的RXD引脚。
3.程序设计
3.1 数据接收
分析一:根据 1.2 的协议解析,开始字节(0x0F)和结束字节(0x00)都是数据字节中很容易出现的字节,所以不能完全作为数据帧接收开始和结束的标志。
分析二:每个数据帧之间的间隔至少4ms,则可以利用这个空闲时间来接收数据帧。(需要设计一个系统时钟)
分析三:STM32 USART或UART有空闲中断,即检测到总线空闲(无数据传输),就产生中断。
接收程序设计:综上,利用USART2接收中断(RXNE)来接收每个字节,利用USART2空闲中断(IDLE)来判断数据帧是否接收完毕。
USART2 初始化函数代码如下:
/**
* @name SBUS_Configuration
* @brief Configure SBUS(Usart2) clock, gpio and nvic:
* SBUS_RX USART2_RX PD6
* @param None
* @retval None
*/
void SBUS_Configuration(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART2, ENABLE);
// 波特率100000 8个数据位 偶校验位 2个停止位
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 100000;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //注意这里是9个数据长度(8个数据位+偶校验位)
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_2;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_Even;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx;
USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_IDLE, ENABLE);
USART_Cmd(USART2, ENABLE);
}
USART2 中断函数代码如下:
uint8_t USART2_RX_BUF[26];
/**
* @name USART2_IRQHandler
* @brief This function handles USART2 Handler
* @param None
* @retval None
*/
void USART2_IRQHandler(void)
{
uint8_t res;
uint8_t clear = 0;
static uint8_t Rx_Sta = 1;
if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
res =USART2->DR;
USART2_RX_BUF[Rx_Sta++] = res;
}
else if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_IDLE) != RESET)
{
clear = USART2->SR;
clear = USART2->DR;
USART2_RX_BUF[0] = Rx_Sta - 1;
Rx_Sta = 1;
}
}
USART2_RX_BUF为接收缓存区,定义为26个字节,第一个字节USART2_RX_BUF[0]为接收到的字节个数,后面为接收到的数据。
USART2_RX_BUF[0]可以作为数据帧字节长度的判断。
中断服务函数具体解释请参考STM32 串口接收不定长字节数据。
3.2 数据处理
直接上代码:
uint16_t CH[18]; // 通道值
uint8_t rc_flag = 0;
void Sbus_Data_Count(uint8_t *sBusData)
{
tempData[ 0 ] = ( (sBusData[ 2]&0x07) << 8 ) + sBusData[ 1]; //sBus[ 2] low3 + sBus[ 1] low8
tempData[ 1 ] = ( (sBusData[ 3]&0x3F) << 5 ) + (sBusData[ 2] >> 3 ); //sBus[ 3] low6 + sBus[ 2] high5
tempData[ 2 ] = ( (sBusData[ 5]&0x01) << 10) + (sBusData[ 4] << 2 ) + (sBusData[ 3] >> 6); //sBus[ 5] low1 + sBus[ 4] low8 + sBus[ 3] high2
tempData[ 3 ] = ( (sBusData[ 6]&0x0F) << 7 ) + (sBusData[ 5] >> 1 ); //sBus[ 6] low4 + sBus[ 5] high7
tempData[ 4 ] = ( (sBusData[ 7]&0x7F) << 4 ) + (sBusData[ 6] >> 4 ); //sBus[ 7] low7 + sBus[ 6] high4
tempData[ 5 ] = ( (sBusData[ 9]&0x03) << 9 ) + (sBusData[ 8] << 1 ) + (sBusData[ 7] >> 7); //sBus[ 9] low2 + sBus[ 8] low8 + sBus[ 7] high1
tempData[ 6 ] = ( (sBusData[10]&0x1F) << 6 ) + (sBusData[ 9] >> 2 ); //sBus[10] low5 + sBus[ 9] high6
tempData[ 7 ] = ( (sBusData[11]&0xFF) << 3 ) + (sBusData[10] >> 5 ); //sBus[11] low8 + sBus[10] high3
tempData[ 8 ] = ( (sBusData[13]&0x07) << 8 ) + sBusData[12]; //sBus[13] low3 + sBus[12] low8
tempData[ 9 ] = ( (sBusData[14]&0x3F) << 5 ) + (sBusData[13] >> 3 ); //sBus[14] low6 + sBus[13] high5
tempData[ 10 ] = ( (sBusData[16]&0x01) << 10) + (sBusData[15] << 2 ) + (sBusData[14] >> 6); //sBus[16] low1 + sBus[15] low8 + sBus[14] high2
tempData[ 11 ] = ( (sBusData[17]&0x0F) << 7 ) + (sBusData[16] >> 1 ); //sBus[17] low4 + sBus[16] high7
tempData[ 12 ] = ( (sBusData[18]&0x7F) << 4 ) + (sBusData[17] >> 4 ); //sBus[18] low7 + sBus[17] high4
tempData[ 13 ] = ( (sBusData[20]&0x03) << 9 ) + (sBusData[19] << 1 ) + (sBusData[18] >> 7); //sBus[20] low2 + sBus[19] low8 + sBus[18] high1
tempData[ 14 ] = ( (sBusData[21]&0x1F) << 6 ) + (sBusData[20] >> 2 ); //sBus[21] low5 + sBus[20] high6
tempData[ 15 ] = ( (sBusData[22]&0xFF) << 3 ) + (sBusData[21] >> 5 ); //sBus[22] low8 + sBus[21] high3
}
接收到的报文和解析出来的数据如下:
RX:0F E0 03 1F 58 C0 07 16 B0 80 05 2C 60 01 0B F8 C0 07 00 00 00 00 00 03 00
CH: 992 992 352 992 352 352 352 352 352 352 992 992 000 000 000 000
RX:0F 60 01 0B 58 C0 07 66 30 83 19 7C 60 06 1F F8 C0 07 00 00 00 00 00 03 00
CH: 352 352 352 992 1632 1632 1632 992 1632 992 992 992 000 000 000 000
接收的byte24数据并非和协议解析中的一样,无论断开遥控器还是连接遥控器,读取的值都是0x03。
接收机只支持12个通道,所以通道13-16没有值。
读取的通道值中间值为992,最大值为1632,最小值为352。
sbus数据转为 PWM数据
RcData = (uint16_t)(sbusData * 1.2504 + 1761.1) / 2;
4. 最后
提供两个应用优化方向:
使用DMA+双缓存器+串口空闲中断读取和解析数据,提升MCU的工作效率。
将读取的通道值转化成脉宽(0.5-2.5ms)输出,用来控制模拟信号设备。
本协议解析就写到这里。