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标题: dShot协议要点明晰 [打印本页]
作者: Jack_the_RIPPER    时间: 2021-6-24 09:14
标题: dShot协议要点明晰
以下转自 csdn，希望对 航模里的 PWM  数字还是模拟的论题画一个终结。如果看不懂可以忽略本帖。
数字电子钟
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DSHOT协议要点简介 原创
2018-04-04 11:37:56
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什么是DSHOT？
DSHOT是无人机里边，一种新型的驱动电调（ESC，无刷直流电机电子调速器）的方式。
常规的电机驱动都是采用PWM模式，不管是无刷也好，有刷也好，都是一样。也就是固定频率，控制端通过调节占空比的方式来发送电机油门的控制信号，接收端（ESC）通过测量PWM的占空比，然后量化出油门值，并转换为对电机的驱动，这个也就是ESC的工作。PWM是一种方波，表面来看是数字信号的传输，但本质上是一种模拟值，为什么说是模拟值？如控制端产生400HZ的一组PWM，周期是1/400=0.0025s=2.5ms，油门信号范围是0-100%，对应波形高电平长度范围是1000-2000us，也就是这段PWM波形的高电平的时间长度就是对应的油门值，然后接收端（ESC），通过测量这段信号高电平的时间来量化成油门值，模拟值就是在于“测量”这里，通常测量一个PWM脉宽都是通过硬件捕获信号的上升沿和下降沿然后算出时间差，这就会出现时间误差问题，控制端发出的脉宽可能是1008us，但可能会由于接收端控制器的时钟精度不高，导致测量的时钟基准和控制端出现一定偏差，测量出来可能是1006，或者1009，1010都是正常的，PWM信号甚至很容易收到干扰导致信号出现畸形，虽然接收端可以通过软件滤除方式，但终归是存在这么一个缺陷。所以这里说PWM控制是一个模拟值，因为通信两端发送和接收的信息，会受时钟精度的不同产生信息不一致的情况。
ok上面哆嗦那么半天就是为了DSHOT出场的，DSHOT是真正意义的数字信号协议，也是一种波形，这个协议其实很简单，一帧信号就是一串完整的数据，包含3部分，1是油门值，2是请求数据回传标志，3是校验位。
下图是示波器抓取的一帧信号
简要介绍下一帧信号的3部分组成：
1.油门值(Throttle) 11位
由11位组成，按二进制计算可表示的数值范围是0-2047，共2048个油门值，可以表示非常精细的油门信号。
2.请求数据回传标志(Tlm request) 1位
这个位是向ESC请求数据回传的标志位，为0时表示不请求，为1表示请求，若发送请求，支持数据回传功能的ESC会回传ESC的各种状态信息给控制端。
3.校验位(CRC) 4位
校验位很重要，是验证一帧数据是否有效合法，是否未遭到破坏的一种校验方式，确保数据的正确性。这4个校验位是对前面11个油门值+1个回传标志这12个位按每组4位分3组，也就是三组4位的数据进行异或计算(C语言运算符就是^)，计算结果取低4位作为这串数据的校验码插入。
以上是组成的位数，每个位不是0就是1，这两种信号是如何通过波形表示呢？如下图：
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DSHOT协议要点简介 原创
2018-04-04 11:37:56
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什么是DSHOT？
DSHOT是无人机里边，一种新型的驱动电调（ESC，无刷直流电机电子调速器）的方式。
常规的电机驱动都是采用PWM模式，不管是无刷也好，有刷也好，都是一样。也就是固定频率，控制端通过调节占空比的方式来发送电机油门的控制信号，接收端（ESC）通过测量PWM的占空比，然后量化出油门值，并转换为对电机的驱动，这个也就是ESC的工作。PWM是一种方波，表面来看是数字信号的传输，但本质上是一种模拟值，为什么说是模拟值？如控制端产生400HZ的一组PWM，周期是1/400=0.0025s=2.5ms，油门信号范围是0-100%，对应波形高电平长度范围是1000-2000us，也就是这段PWM波形的高电平的时间长度就是对应的油门值，然后接收端（ESC），通过测量这段信号高电平的时间来量化成油门值，模拟值就是在于“测量”这里，通常测量一个PWM脉宽都是通过硬件捕获信号的上升沿和下降沿然后算出时间差，这就会出现时间误差问题，控制端发出的脉宽可能是1008us，但可能会由于接收端控制器的时钟精度不高，导致测量的时钟基准和控制端出现一定偏差，测量出来可能是1006，或者1009，1010都是正常的，PWM信号甚至很容易收到干扰导致信号出现畸形，虽然接收端可以通过软件滤除方式，但终归是存在这么一个缺陷。所以这里说PWM控制是一个模拟值，因为通信两端发送和接收的信息，会受时钟精度的不同产生信息不一致的情况。
ok上面哆嗦那么半天就是为了DSHOT出场的，DSHOT是真正意义的数字信号协议，也是一种波形，这个协议其实很简单，一帧信号就是一串完整的数据，包含3部分，1是油门值，2是请求数据回传标志，3是校验位。
下图是示波器抓取的一帧信号
示波器波形
简要介绍下一帧信号的3部分组成：
1.油门值(Throttle) 11位
由11位组成，按二进制计算可表示的数值范围是0-2047，共2048个油门值，可以表示非常精细的油门信号。
2.请求数据回传标志(Tlm request) 1位
这个位是向ESC请求数据回传的标志位，为0时表示不请求，为1表示请求，若发送请求，支持数据回传功能的ESC会回传ESC的各种状态信息给控制端。
3.校验位(CRC) 4位
校验位很重要，是验证一帧数据是否有效合法，是否未遭到破坏的一种校验方式，确保数据的正确性。这4个校验位是对前面11个油门值+1个回传标志这12个位按每组4位分3组，也就是三组4位的数据进行异或计算(C语言运算符就是^)，计算结果取低4位作为这串数据的校验码插入。
以上是组成的位数，每个位不是0就是1，这两种信号是如何通过波形表示呢？如下图：
波形
DSHOT600为例（周期=1/600=1667ns）：
位长度（一个数据周期）为1667纳秒（T0H + T0L或T1H + T1L）。
对于某位为0，脉冲宽度为625纳秒（T0H - 当位值为0时，脉冲为高电平的时间）
一位为1时，脉冲宽度为1250纳秒（T1H - 当位值为1时，脉冲为高电平的时间）
(也就是T1H = 2T0H)
位0和位1值的脉冲长度允许一定的容差，所以这些时间可以稍微减少或者延长，结果仍然是一样的。
DSHOT信号有DSHOT100，DSHOT300，DSHOT600，DSHOT1200，每种代表了不同的通信速率，因为不同的速率，决定了上面0和1数据的T0H TOL T1H T1L的脉冲周期，当然，DSHOTxxx后面的数值越高，速率就越高，数据的时间宽度就越窄，对处理器要求就越高，纳秒级，实际使用DSHOT600足矣。
以上16位数据发送时高位在前，逐位发送，理解好这点，对软件开发非常重要。
软件实现的方式可以通过DMA方式，因为DSHOT还是比较占资源的，放任DMA去帮处理器lu最合适，非常高效，解放下处理器的双手，包括数据解析也是一样的思路。
2018-04-04 By nyway
作者: tcjsjxx    时间: 2021-6-24 14:39
好贴，看了就懂了DSHOT.以前一直不懂。
作者: Tomcat77    时间: 2021-6-25 10:03
作者: 问天几何    时间: 2021-6-26 10:52
目前航模用的PWM不是直接计时，是对时间碎片计数。分辨率取决于时钟周期。Dshot分辨油门信号位也是时钟计数，只不过分辨率到了μs级而已。
作者: 问天几何    时间: 2021-6-26 10:55
问天几何 发表于 2021-6-26 10:52
目前航模用的PWM不是直接计时，是对时间碎片计数。分辨率取决于时钟周期。Dshot分辨油门信号位也是时钟计数 ...

ns级
作者: Jack_the_RIPPER    时间: 2021-7-1 18:13
本帖最后由 Jack_the_RIPPER 于 2021-7-1 18:14 编辑
问天几何 发表于 2021-6-26 10:52
目前航模用的PWM不是直接计时，是对时间碎片计数。分辨率取决于时钟周期。Dshot分辨油门信号位也是时钟计数 ...


dShot 分辨率固定 2048，
不要把单片机时钟和要描述的数据搞混。
pwm脉宽控制要描述的数据是用高电平脉宽来表示的，这是典型的模拟量。不管你怎么测（我们当然知道是用定时器跑数去测，你所谓的“时间碎片”），这也是一个量测物理量，是模拟值。
dShot是帧结构数据，高电平就是1（一定脉宽范围内），低电平就是0，这才是数字值。
如果还不能理解，放弃吧。
作者: 问天几何    时间: 2021-7-1 20:00
Jack_the_RIPPER 发表于 2021-7-1 18:13
dShot 分辨率固定 2048，
不要把单片机时钟和要描述的数据搞混。
pwm脉宽控制要描述的数据是用高电平 ...

对对，放弃，放弃跟你说明白了
作者: han_2k    时间: 2021-7-1 20:10
和直升机有啥关系？
作者: 宛陵小勇    时间: 2021-7-10 10:16
Jack_the_RIPPER 发表于 2021-7-1 18:13
dShot 分辨率固定 2048，
不要把单片机时钟和要描述的数据搞混。
pwm脉宽控制要描述的数据是用高电平 ...

楼主放弃吧，有些人是讲不通的




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