Arduino解析FUTABA-S.BUS总线
本帖最后由 gangguo 于 2021-6-30 11:05 编辑S.BUS是FUTABA（模型遥控器知名品牌）特有的一个接收机串行总线输出，通过这根总线，可以获得遥控器上所有通道的数据。目前很多模型及无人机电子设备都支持S.BUS总线的接入，如：V-BAR陀螺仪、Pixhawk飞控等。使用S.BUS总线获取通道数据，效率是比较高的，而且非常节省硬件资源-只需要“一根线”即可获取所有通道的数据。在本次试验中，使用的遥控器为FUTABA T10CHG,接收机使用的穿越机专用神器：FM800PRO微型总线输出接收机，Arduino板使用的MEGA2560板。
在解析数据前，先说说S.BUS总线的一些特性。经过资料查阅得到：S.BUS总线使用的是TTL电平的反向电平，即标准TTL中的1取反为0，而0则取反为1，串口波特率为100000，数据位为8位，2个停止位，偶校验。因此，这里需要制作一个电平反向电路，电平反向电路在百度上可以找到大神们的无私共享，这里直接给出原理图，图中使用的三极管型号为：SS8050。
下图为制作好的电平反向电路模块，这个模块在上面原理图的基础上做了一点小小的改进：增加了一个5V的VCC贯通输入和输出端，图中的3.3V上拉则从5V的VCC上经过电阻分压获得，这样的方便之处在于方便用Arduino板对模块接收机供电，也可以接收机对模块及Arduino板供电。
获得正确的电平后，接下来看看S.BUS的数据帧结构。S.BUS一帧数据的长度为25个字节，其中第“0”个字节为帧头：0x0f；第24个字节为帧尾：0x00；从第1个字节到第22个字节为1-16号比例通道的数据字节；第23字节中，第7位为数字开关通道17通道，第6位为数字开关通道18通道，第5位为帧状态标志为（判断是否丢帧），用于控制接收机上的LED的状态，第4位为失控保护激活标志位，此位为1时，表示接收机进入失控保护状态，本次试验所用的接收机对于第23字节为做出处理，但使用福睿斯接收机时可以正确判断失控保护。（注：数字字节帧的排位从0开始，第0个实质上是指第一个字节）
接下来看1-16比例通道的数据解算，每个通道用11位（bit）二进制数表示，通道数据的值为：0-2048：1通道（AILE）：第2字节的低3位（11位数据的高3位）+第1字节（11位数据的低8位）；2通道（ELEV）：第3字节的低6位（11位数据的高6位）+第2字节的高5位（11位数据的低5位）；3通道（THRO）：第5字节的最低1位（11位数据的最高1位）+第4字节（11位数据的中间8位）+第3字节的最高2位（11位数据的最低2位）；4通道（RUDD）：第6字节的低4位（11位数据的高4位）+第5字节的高7位（11位数据的低7位）；这里的文字叙述比较繁琐，下面直接给出通道解算的代码：
简要说明：sbusData[]用于存放从串口读取的原始数据，channels[]用于存放解算完成的通道数据，其中channels代表1通道AILE。
下面来看看如何进行帧同步，即寻找帧头。本次试验用Arduino mega2560的串口1来接收SBUS数据，再由串口0将通道数据发送到串口监视器。接收串口数据代码：
简要说明：sbus_flag用于判断是否读取到了帧头，开始时sbus_flag为0，此时还未同步到帧头，程序会一直停留在寻找帧头的位置，不断地从串口缓冲区中读取字节数据，读取一次判断一次，当寻找到帧头0x0f时，sbus_flag置1，跳出帧头寻找，进入后续的帧读取，当sbusData更新完毕后，sbus_flag重新置0，准备进入下一轮的读取。下图为串口监视器显示1-12比例通道+原始数据第23字节（本次试验用的遥控器只有10个通道）的状态：
从上图可以看到，摇杆在中位时，解算出来的通道数据为1024左右，以一通道AILE为例：中杆时为1024，左右满行程的值分别为1686和366，此时的遥控器AILE行程设置（END POINT）为左右100%。至此，SBUS总线数据成功解析，通过试验验证了FUTABA T10CHG确实有10个通道，而且10个通道均为标准PWM（舵机）输出；其中1-8通道可设置为比例通道，即可跟随摇杆、旋钮或3端开关；而9,10通道只能作为开关通道，即只能用两段开关控制PWM的最大值和最小值，但行程可调。下面是完整测试代码：#include <Timer.h>
Timer t;
int16_t channels;
uint8_t sbusData;
char sbus_flag=0;
void setup()
{
Serial.begin(115200);
Serial1.begin(100000);
t.every(10,channels_updata);
t.every(20,dete_print);
}
void serialEvent1(void)
{
if(Serial1.available()>=25)
{
while(sbus_flag==0)
{
sbusData=Serial1.read();
if(sbusData==0x0f)
{sbus_flag=1;}
}
if(sbus_flag==1)
{
for(int i=1;i<25;i++)
{sbusData=Serial1.read();}
sbus_flag=0;
}
}
}
void channels_updata(void)
{
if(sbusData==0x0f&&sbusData==0x00)
{
channels= ((sbusData|sbusData<< 8) & 0x07FF);
channels= ((sbusData>>3|sbusData<<5) & 0x07FF);
channels= ((sbusData>>6|sbusData<<2|sbusData<<10) & 0x07FF);
channels= ((sbusData>>1|sbusData<<7) & 0x07FF);
channels= ((sbusData>>4|sbusData<<4) & 0x07FF);
channels= ((sbusData>>7|sbusData<<1|sbusData<<9) & 0x07FF);
channels= ((sbusData>>2|sbusData<<6) & 0x07FF);
channels= ((sbusData>>5|sbusData<<3) & 0x07FF);
channels= ((sbusData|sbusData<< 8) & 0x07FF);
channels= ((sbusData>>3|sbusData<<5) & 0x07FF);
channels = ((sbusData>>6|sbusData<<2|sbusData<<10) & 0x07FF);
channels = ((sbusData>>1|sbusData<<7) & 0x07FF);
channels = ((sbusData>>4|sbusData<<4) & 0x07FF);
channels = ((sbusData>>7|sbusData<<1|sbusData<<9) & 0x07FF);
channels = ((sbusData>>2|sbusData<<6) & 0x07FF);
channels = ((sbusData>>5|sbusData<<3) & 0x07FF);
}
}
void dete_print()
{
Serial.print(channels);
Serial.print("");
Serial.print(channels);
Serial.print("");
Serial.print(channels);
Serial.print("");
Serial.print(channels);
Serial.print("");
Serial.print(channels);
Serial.print("");
Serial.print(channels);
Serial.print("");
Serial.print(channels);
Serial.print("");
Serial.print(channels);
Serial.print("");
Serial.print(channels);
Serial.print("");
Serial.print(channels);
Serial.print("");
Serial.print(channels);
Serial.print("");
Serial.print(channels);
Serial.print("");
Serial.println(sbusData,BIN);
}
void loop()
{
t.update();
}
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