穿越机电调协议—从pwm到dshot

让我们从pwm说起

Pwm，即脉宽调制，用高电位的波长时间来表示信息。通常值为1000-2000，即2ms内，高电位的时间从1000us到2000us之间。pwm产生于人手直接控制遥控器，遥控器再控制舵机的时期。1s除以2ms等于500hz的刷新率对人的反应来说足够用了。

但是事情发生了变化，当多旋翼飞控诞生时，接收机不再直接与电调通讯，转而和飞控通讯。相比人手人脑，飞控可以更快地做出反应，如此pwm提供的500hz刷新率有点不够看了。并且还有不同步的情况发生。因为新产生的控制信号如果错过了一点点时间，那么电调就会继续执行上个周期的pwm信号。

为此，OneShot125协议产生。

这项协议包含两项技术，一项称为同步pwm，一项为快速pwm。同步pwm，即不再严格要求一个周期结束后必须有新的控制信号可用，不然就接收不到新控制信号，直到再过一个周期才能更新。而是有新的控制信号随时发出，电调随时接受。快速pwm意味着从原先2ms一个周期，除以8，变为250us一周期，这时候油门值1000-2000就由125us到250us的高电位波长表示。也就是oneshot125中125的来源。

Oneshot42基本和oneshot125相同，不同的是一个周期的时间变为84us。类似地，multishot将一个周期的时间压缩为25us，刷新率来到40khz。

上述协议都是模拟信号，而dshot则是数字信号。二者有什么区别吗？假设顾客要向店员描述自己要多大的西瓜，如果顾客用手比划大小，这就是模拟信号。即手之间的距离“模拟”了西瓜的大小。也就是直接携带特征信息。而数字信号则是间接地通过编码来传输信息。比如你对店员说我要003型西瓜，根据提前约定好的编码信息，店员就知道003型西瓜是多大的了。

那么模拟信号的问题是什么？首先是干扰，比如你手比较抖，比划西瓜大小时店员就不太明白西瓜的精确尺寸。再者就是晶振的问题，因为单片机的时间都来源于晶振，而晶振在微秒级的时间上不太可能完全准确。这就导致了使用pwm脉宽调制时，原本想发送1234微秒的波长，结果发出去变成了1235，或者接收方的晶振也有点问题接受成了，1233微秒。要想解决可以使用昂贵的更精密的晶振，显然不现实。这也是为什么电调上电需要校准行程，因为不同遥控器发送的脉冲宽度范围可能是不同的。比如一个遥控器实际行程是998微秒的脉宽到2020微秒的脉宽。

而数字信号则能比较好的解决上述问题。使用dshot后将不再需要标定电调行程。除此之外数字信号还可以降低电子噪声干扰。言外之意就是如果你不在意手动或者飞控帮你标定电调行程，并且你的电调实际使用中也并没有太多噪声干扰，那么也没有必要使用dshot，multishot也很好用。

值得一提的是dshot在实现时使用了飞控CPU中的DMA来传输要发送的数据。这也要求了飞控板在设计时，应该提前将dma通道分配到输出电机信号的端口。

由于dshot是高频信号，电调上用于过滤干扰的低通滤波电容会严重影响dshot信号，使得信号失真。所以如果想使用dshot300及以上，需要自己动手去除电容，这是很危险的。(这是六年前的一个视频观点，现在应该有电调厂商对dshot优化吧，，)

Dshot150一个周期是104微秒，整体延时比oneshot42略差，因为oneshot42一个周期是82微秒。但比oneshot125好很多。

而dshot600一个周期是26微秒，和multishot25微秒一个周期延迟相差不大。

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