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Arduino趣味制作--DSM2总线解析

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发表于 2022-11-9 23:16:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
在上期文章中,我们讲述了FUTABA S.BUS总线的解析,这一期,我们来讲述一下DSM2总线的解析过程。

DSM2是另一大航模遥控器品牌:JR PROPO及SPEKTRUM使用的一种遥控器通道串行数据总线,它的作用与FUTABA S.BUS一样。同样的,很多航模电子设备都支持DSM2数据的输入:如V-BAR陀螺仪、PIXHAWK开源飞控。

Arduino趣味制作--DSM2总线解析-1.jpg


Arduino趣味制作--DSM2总线解析-2.jpg


Arduino趣味制作--DSM2总线解析-3.jpg


SPEKTRUM的接收机可以和JR遥控器对频使用,因此,在本次试验中,使用了JR DSX9发射机和SPEKTRUM DX6i发射机,接收机使用SPEKTRUM的AR6200携带的"卫星天线"模块,信号解析使用了Arduino mega2560板。下面进入正题。

通过查阅网络资料,DSM2总线是标准的3.3V的TTL(串口)信号,波特率为115200,但对于DSM2的帧协议,未找到准确的资料,因此,只能自己破解了。我的思路是:先将DSM2帧尽可能完整地从mega2560板的串口1读取进来,然后从串口0输出到串口监视器进行数据记录,寻找规律。具体的方法就是,设置一个"足够长"的数组来存放这些原始数据。Mega2560串口1的缓冲区大小是64个字节,那就先设定一个长度为"64"的"char"型数组吧。

试验中先接入的是SPEKTRUM的DSM2数据,数据采集过程中,不停的拨动遥控器的摇杆,串口0以"十进制"的形式向电脑发送数据,通过串口监视器观察到,在第一个有变化的字节前面有两个连在一起的字节是固定的"3",从"3"第一次出现到下一次出现,中间间隔53个字节,由此可以推断:SPEKTRUM DSM2帧的长度应该为54,并且"帧头"为两个连续的"3",转换为十六进制为"0x03"。

接下来接入JR DSM2,和上面一样,数据采集过程中不停地拨动遥控器摇杆,通过串口监视器观察到:数据开始有变化的字节前面,始终不变的仍为两个字节,但这里变成了"3"和"18"(十进制),"3"两次出现的间隔变为了59,因此可以判断:JR DSM2帧的长度为60字节,帧头为"3"和"18",转化为十六进制为"0x03"和"0x12"。

接下来,我们回到SPEKTRUM DSM2的原始数据,先进行SPEKTRUM DSM2的通道解析。为了观察并判断数据变化与通道的关系,我们采取的办法是,按顺序拨动通道摇杆,然后观察数据的变化。先从1通道:油门通道开始,其他通道的摇杆保持中立位置,上下拉动油门摇杆。此时可以看到,数据有变化的是帧头后面两个字节的数据,其余字节保持不变。接下来,油门摇杆保持中立,左右拨动2通道"副翼"摇杆,此时可以看到,有变化的两个字节为油门通道字节的后面两个字节。用这种方法进行6个通道的测试,可以得到数据帧的通道对应规则,如下表:

Arduino趣味制作--DSM2总线解析-4.jpg


用同样的方法可以测出JR DSM2的帧定义,JR DSM2与SPEKTRUM DSM2在帧定义上是有很大区别的,看下表:

Arduino趣味制作--DSM2总线解析-5.jpg


注意:这里的通道编号是从0开始的,即0通道实际上就是我们使用的1通道;帧字节的排序也是从"0"开始,因此最后一个字节的编号为"53"和"59",总共54和60个字节。

接下来我们先对SPEKTRUM DSM2进行通道数据解码。这里采取的方法是分别分析通道摇杆在三个特殊位置的数据格式,比如,油门摇杆在最高位置、中间位置、最低位置时,分析SPEKTRUM DSM2帧的第2、3字节数据的变化,为便于观察,我们将通道字节数据转换为二进制分析,下面给出4个通道的分析图表:

1-4通道摇杆处于"中立位置"时:

Arduino趣味制作--DSM2总线解析-6.jpg


1-4通道摇杆处于"一侧极限位置"时:

Arduino趣味制作--DSM2总线解析-7.jpg


1-4通道摇杆处于"另一侧极限位置"时:

Arduino趣味制作--DSM2总线解析-8.jpg


现在来分析一下油门通道在三个位置的数据。通过观察我们发现:高字节的前6位(最高位第7位—第2位)始终不变,后两位(第1位及第0位)随油门杆的变化而变化;低字节始终跟随油门杆的变化而变化。我们再看看副翼通道的情况:副翼通道也具备与油门通道一样的特性,不同的是:副翼通道高字节数据的第3位和第4位为"01",始终保持不变。其余通道也具有相同的性质,但俯仰通道的高字节的第3位和第4位为"10",方向通道高字节的第3位和第4位为"11",下一通道则第5位至第3位为"100"。通过进制转换(转换为十进制),我们发现这正好是通道的编号,例如油门通道:"00"—0,副翼通道:"01"—1,俯仰通道:"10"—2,方向通道:"11"—3,第4通道:"100"—4,以此类推。

现在来看看剩下的数据位,以油门通道为例来分析。油门杆在中立位时,我们将高字节的最后两位与低字节数据合并,将高字节的最后两位放在前,将低字节放在后,组成一个十位的二进制数据:0111111111,将它转换为十进制得:512;再将油门杆在上和下极限位置时的数据进行组合换算可得:1101011011—859;0010111010—186。其余通道通过这样的这样的组合换算,也能得到近似的结果,但中立位时都是512。因此,可以得出结论:DSM2的通道输出为:0—1024,中点位置为512。对于JR DSM2数据,也有相同的特性,它相对于SPEKTRUM只是通道数据的位置不同。至此,DSM2总线协议"破解"完成。对比他们的帧定义,我们可以利用帧头的区别来设计程序,自动识别当前接入的DSM2总线是JR的还是SPEKTRUM的。下面给出DSM2总线解析的关键代码:

Arduino趣味制作--DSM2总线解析-9.jpg


Arduino趣味制作--DSM2总线解析-10.jpg


下一期,将给大家带来遥控器ppm信号的解析过程。期待您的关注、点赞与评论。

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