今天我們來一起學(xué)習(xí)無人機(jī)遙控器常見通訊協(xié)議S-BUS的解析方法。S-BUS其實(shí)是一種串口通信協(xié)議，采用100000的波特率，數(shù)據(jù)位點(diǎn)8bits，停止位點(diǎn)2bits，偶效驗(yàn)，即8E2的串口通信。但是S-BUS采用的是反向電平傳輸，也就是說，在S-BUS的發(fā)送端高低電平是反向的，協(xié)議中的所有高電平都被轉(zhuǎn)換成低電平，協(xié)議中的所有低電平都被轉(zhuǎn)換成高電平。所以在S-BUS的接收端需要增加一個(gè)高低電平反向器來進(jìn)行電平反轉(zhuǎn)，如下圖：

實(shí)際上，我們使用的Pixhawk飛控板上已經(jīng)集成了這個(gè)反向器，所以對(duì)于使用Pixhawk的用戶來說，可以忽略掉S-BUS的反向機(jī)制，但是對(duì)于其它沒有集成S-BUS反向器的硬件平臺(tái)上，就需要使用者增加一個(gè)反向器來處理數(shù)據(jù)，否則將無法讀取協(xié)議數(shù)據(jù)。

另外，100000的波特率并不是標(biāo)準(zhǔn)的波特率，這在一些只支持標(biāo)準(zhǔn)波特率的系統(tǒng)上無法實(shí)現(xiàn)，好在Nuttx支持自定義的波特率，我們可以通過對(duì)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的配置實(shí)現(xiàn)波特率的設(shè)定。在Pixhawk IO上，S-BUS總線的設(shè)備節(jié)點(diǎn)為/dev/ttyS2，于是我們可以編寫一個(gè)程序?qū)@個(gè)串口節(jié)點(diǎn)的波特率進(jìn)行配置：

voidsbus_config(void){

intsbus_fd =open(“/dev/ttyS2”,O_RDWR |O_NONBLOCK );

if(sbus_fd <0)

{

return;

}

structtermios t ;

//設(shè)置100000波特率

tcgetattr(sbus_fd ,&t );

cfsetspeed(&t ,100000);

t .c_cflag |=(CSTOPB |PARENB );

tcsetattr(sbus_fd ,TCSANOW ,&t );}

設(shè)置好波特率就可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)備進(jìn)行讀取了，也就是通過read函數(shù)來讀取串口當(dāng)中的數(shù)據(jù)。S-BUS協(xié)議在傳輸過程中還有兩種不同的傳輸模式：

1. 高速模式：數(shù)據(jù)發(fā)送周期為4ms，發(fā)送頻率為250Hz；
2. 低速模式：數(shù)據(jù)發(fā)送周期為14ms，發(fā)送頻率為71.4Hz。

S-BUS協(xié)議數(shù)據(jù)格式如下：

需要注意的是S-BUS中用11bits來表示一個(gè)遙控器通道的數(shù)值，22個(gè)字節(jié)就可以表示16通道（8 × 22 = 11 ×16）。11個(gè)bit可以表示的數(shù)值范圍為0～2047。例如：我們的遙控器前4個(gè)通道數(shù)值分別為200、300、400和500，其它通道都為0。它們的二進(jìn)制數(shù)據(jù)分別為：

200：000 1100 1000

300：001 0010 1100

400：001 1001 0000

500：001 1111 0100

其它通道都為：0

S-BUS的16個(gè)遙控器通道，每一個(gè)通道用11個(gè)bit表示，那么這16個(gè)通道的二進(jìn)制數(shù)值拼接起來則為：

0001 1001 0000 0100 1011 0000 1100 1000 0001 1111 0100

[0F] 19 04 B0 C8 1F 40 …… 00 [00]

實(shí)際上遙控器發(fā)送每一個(gè)通道的數(shù)值在200~1800之間，用來表示遙控器通道的所有數(shù)值。但是PX4飛控程序中有效的通道值范圍通常是1000～2000，所以就需要將原始數(shù)值進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換。接下來我們就來編寫S-BUS協(xié)議解析的驅(qū)動(dòng)程序：

#defineSIZE_BUFF (100)//S-BUS協(xié)議中遙控器通道數(shù)值范圍#defineSBUS_RANGE_MIN 200.0f#defineSBUS_RANGE_MAX 1800.0f//PX4中使用的遙控器通道數(shù)值范圍#defineSBUS_TARGET_MIN 1000.0f#defineSBUS_TARGET_MAX 2000.0f//數(shù)值放大因子#defineSBUS_SCALE_FACTOR ((SBUS_TARGET_MAX – SBUS_TARGET_MIN) / (SBUS_RANGE_MAX – SBUS_RANGE_MIN))//數(shù)值放大偏移量#defineSBUS_SCALE_OFFSET (int)(SBUS_TARGET_MIN – (SBUS_SCALE_FACTOR * SBUS_RANGE_MIN + 0.5f))//S-BUS解析函數(shù)intsbus_read_parse(int_fd ,uint16_t *val ){

//讀取遙控器通道數(shù)據(jù)

uint8_t _buf [SIZE_BUFF ];

intlen =read(_fd ,_buf ,SIZE_BUFF );

if(len <0)

{

return-1;

}

//略過協(xié)議包頭、包尾、長(zhǎng)度判斷過程

//按11bits解析遙控器通道

val [0]=((buff [ind +1]|buff [ind +2]<<8)&0x07FF);

val [1]=((buff [ind +2]>>3|buff [ind +3]<<5)&0x07FF);

val [2]=((buff [ind +3]>>6|buff [ind +4]<<2|buff [ind +5]<<10)&0x07FF);

val [3]=((buff [ind +5]>>1|buff [ind +6]<<7)&0x07FF);

val [4]=((buff [ind +6]>>4|buff [ind +7]<<4)&0x07FF);

val [5]=((buff [ind +7]>>7|buff [ind +8]<<1|buff [ind +9]<<9)&0x07FF);

val [6]=((buff [ind +9]>>2|buff [ind +10]<<6)&0x07FF);

val [7]=((buff [ind +10]>>5|buff [ind +11]<<3)&0x07FF);

val [8]=((buff [ind +12]|buff [ind +13]<<8)&0x07FF);

val [9]=((buff [ind +13]>>3|buff [ind +14]<<5)&0x07FF);

val [10]=((buff [ind +14]>>6|buff [ind +15]<<2|buff [ind +16]<<10)&0x07FF);

val [11]=((buff [ind +16]>>1|buff [ind +17]<<7)&0x07FF);

val [12]=((buff [ind +17]>>4|buff [ind +18]<<4)&0x07FF);

val [13]=((buff [ind +18]>>7|buff [ind +19]<<1|buff [ind +20]<<9)&0x07FF);

val [14]=((buff [ind +20]>>2|buff [ind +21]<<6)&0x07FF);

val [15]=((buff [ind +21]>>5|buff [ind +22]<<3)&0x07FF);

//將原始數(shù)值轉(zhuǎn)換到PX4所使用的范圍

for(inti =0;i <16;i ++)

{

val [i ]=(uint16_t )(val [i ]*SBUS_SCALE_FACTOR +.5f)+SBUS_SCALE_OFFSET ;

}

return0;}

當(dāng)然，我們需要在驅(qū)動(dòng)程序中啟動(dòng)一個(gè)線程來讀取并解析S-BUS協(xié)議，此進(jìn)程將使用循環(huán)的方式調(diào)用int sbus_read_parse(int _fd, uint16_t *val)函數(shù)，之后將val數(shù)組中的內(nèi)容使用input_rc.msg消息發(fā)布到uORB總線上為其它進(jìn)程所使用。