Arduino解析FUTABA-S.BUS总线

gangguo

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[0]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：

1. #include <Timer.h>
   
2. Timer t;
   
3. 
   
4. int16_t channels[16];
   
5. uint8_t sbusData[25];
   
6. char sbus_flag=0;
   
7. 
   
8. void setup()
   
9. {
   
10.   Serial.begin(115200);
    
11.   Serial1.begin(100000);
    
12.   t.every(10,channels_updata);
    
13.   t.every(20,dete_print);
    
14. 
    
15. }
    
16. 
    
17. 
    
18. void serialEvent1(void)
    
19. {
    
20.   if(Serial1.available()>=25)
    
21.   {
    
22.     while(sbus_flag==0)
    
23.     {
    
24.       sbusData[0]=Serial1.read();
    
25.       if(sbusData[0]==0x0f)
    
26.       {sbus_flag=1;}
    
27.     }
    
28.     if(sbus_flag==1)
    
29.     {
    
30.        for(int i=1;i<25;i++)
    
31.        {sbusData[i]=Serial1.read();}
    
32.        sbus_flag=0;
    
33.       }
    
34.     }
    
35.   }
    
36. 
    
37.   
    
38. 
    
39. void channels_updata(void)
    
40. {
    
41.    if(sbusData[0]==0x0f&&sbusData[24]==0x00)
    
42.   {
    
43.   channels[0]  = ((sbusData[1]|sbusData[2]<< 8) & 0x07FF);
    
44.   channels[1]  = ((sbusData[2]>>3|sbusData[3]<<5) & 0x07FF);
    
45.   channels[2]  = ((sbusData[3]>>6|sbusData[4]<<2|sbusData[5]<<10) & 0x07FF);
    
46.   channels[3]  = ((sbusData[5]>>1|sbusData[6]<<7) & 0x07FF);
    
47.   channels[4]  = ((sbusData[6]>>4|sbusData[7]<<4) & 0x07FF);
    
48.   channels[5]  = ((sbusData[7]>>7|sbusData[8]<<1|sbusData[9]<<9) & 0x07FF);
    
49.   channels[6]  = ((sbusData[9]>>2|sbusData[10]<<6) & 0x07FF);
    
50.   channels[7]  = ((sbusData[10]>>5|sbusData[11]<<3) & 0x07FF);
    
51.   channels[8]  = ((sbusData[12]|sbusData[13]<< 8) & 0x07FF);
    
52.   channels[9]  = ((sbusData[13]>>3|sbusData[14]<<5) & 0x07FF);
    
53.   channels[10] = ((sbusData[14]>>6|sbusData[15]<<2|sbusData[16]<<10) & 0x07FF);
    
54.   channels[11] = ((sbusData[16]>>1|sbusData[17]<<7) & 0x07FF);
    
55.   channels[12] = ((sbusData[17]>>4|sbusData[18]<<4) & 0x07FF);
    
56.   channels[13] = ((sbusData[18]>>7|sbusData[19]<<1|sbusData[20]<<9) & 0x07FF);
    
57.   channels[14] = ((sbusData[20]>>2|sbusData[21]<<6) & 0x07FF);
    
58.   channels[15] = ((sbusData[21]>>5|sbusData[22]<<3) & 0x07FF);
    
59.   }
    
60. }
    
61. 
    
62. 
    
63. 
    
64. 
    
65. 
    
66. void dete_print()
    
67. {
    
68.    Serial.print(channels[0]);
    
69.    Serial.print("  ");
    
70.    Serial.print(channels[1]);
    
71.    Serial.print("  ");
    
72.    Serial.print(channels[2]);
    
73.    Serial.print("  ");
    
74.    Serial.print(channels[3]);
    
75.    Serial.print("  ");
    
76.    Serial.print(channels[4]);
    
77.    Serial.print("  ");
    
78.    Serial.print(channels[5]);
    
79.    Serial.print("  ");
    
80.    Serial.print(channels[6]);
    
81.    Serial.print("  ");
    
82.    Serial.print(channels[7]);
    
83.     Serial.print("  ");
    
84.    Serial.print(channels[8]);
    
85.     Serial.print("  ");
    
86.    Serial.print(channels[9]);
    
87.     Serial.print("  ");
    
88.    Serial.print(channels[10]);
    
89.     Serial.print("  ");
    
90.    Serial.print(channels[11]);
    
91.     Serial.print("  ");
    
92.    Serial.println(sbusData[23],BIN);
    
93.    
    
94.   
    
95.   }
    
96. 
    
97. 
    
98. void loop()
    
99. {
    
100. 
     
101.   t.update();
     
102. 
     
103. }

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