【无人机】电子速度控制器（ESC）驱动电机，常见的电调协议，PWM协议，Oneshot协议，DShot协议

PWM ESC 使用周期性脉冲进行通信，其中脉冲的宽度表示所需的功率水平。脉冲带宽通常介于 1000uS （零功率）和 2000uS （全功率）之间。信号的周期性帧速率取决于 ESC 的能力，通常在 50Hz 和 490 Hz 之间（对于非常小的"关闭"周期，理论最大值为 500Hz）。速率越高，ESC 越好，尤其是在需要快速响应设定值变化的情况下。对于 PWM 伺服器，50Hz 通常就足够了，而且许多不支持更高的速率。

50HZ，20ms。500HZ，2ms。一个脉冲的带宽在1ms-2ms

除了是一种相对较慢的协议之外，PWM ESC 还需要校准， 因为代表低值和高值的范围值可能会有很大差异。与 dshot 和 DroneCAN ESC 不同，它们无法提供有关 ESC（或伺服）状态的遥测和反馈。

设置：

#1.1.2、One Shot 125协议，速率更快

OneShot 125 电调通常比 PWM 电调快得多，因此响应更快，更容易调整。对于多旋翼飞行器，它们比 PWM 更受欢迎（但不如 DShot ESC，后者不需要校准，并且可以提供遥测反馈）。 OneShot 协议有许多变体，它们支持不同的速率。 PX4 仅支持 OneShot 125。

OneShot 125 与 PWM 相同，但使用的脉冲宽度短 8 倍（从 125us 到 250us，从零功率到全功率）。这使得 OneShot 125 ESC 具有更短的占空比/更高的速率。对于 PWM，理论最大值接近 500 Hz，而对于 OneShot，则接近 4 kHz。实际支持的速率取决于所使用的 ESC。

设置：

ESC 接线（与 PWM ESC 相同）
PX4 配置
ESC 校准

#1.1.3、DShot ，减少延迟，无需校准

DShot 是一种数字 ESC 协议，强烈推荐用于可以从减少延迟中受益的车辆，特别是赛车多旋翼飞机、VTOL 车辆等。

它减少了延迟，并且比 PWM 和 OneShot 更强大。此外，它不需要 ESC 校准，某些 ESC 提供遥测，并且您可以调整电机旋转方向

PX4 配置在 Actuator Configuration 中完成。在 UI 中选择更高速率的 DShot ESC 会导致更低的延迟，但较低的速率更稳健（因此更适合具有较长导程的大型飞机）;一些 ESC 仅支持较低的速率（有关信息，请参阅数据表）。

设置：

ESC 接线（与 PWM ESC 相同）
DShot 还包含有关如何发送命令等的信息。

#1.1.4、无人机CAN

当 DroneCAN 是车辆使用的主要总线时，建议使用 DroneCAN ESC。 PX4 实现目前限制为 200Hz 的更新速率。

DroneCAN 与 Dshot 有许多相似的好处，包括高数据速率、长引线上的稳健连接、遥测反馈、无需校准 ESC 本身。

DroneCAN ESC 通过 DroneCAN 总线连接（该链接中介绍了设置和配置）。

2、PWM 伺服系统和 ESC（电机控制器）

参考：

PWM Servos and ESCs (Motor Controllers) | PX4 Guide (v1.15)

PWM Servos and ESCs (Motor Controllers) | PX4 User Guide (v1.14)

本节介绍如何连接基于 PWM 的无刷电机控制器和伺服系统并为其供电。

#2.1、ESC 连接概述

每个 PWM 电子速度控制器（ESC）至少有以下电线：

功率 VBAT（通常为粗和红色）
电源 GND（通常为粗黑色）

在伺服插头上：

PWM 信号（通常为白色或黄色）
GND（通常为黑色或棕色）

伺服插头也可能有一根 +5V 线（通常为红色或橙色）。这根电线的用途及其连接方式取决于特定的 ESC 和车辆类型。

提示

在某些情况下（见下文）不需要 +5V 线路。无需剪断 +5V 线路，您可以轻轻提起该引脚的伺服连接器塑料外壳的锁定片（例如，使用切割刀片或小螺丝刀）并将引脚拉出。用电气隔离胶带将其隔离，并将其粘在伺服电缆上。这使您可以稍后在需要时轻松撤消电线

#2.2、电源连接

始终将 Power VBAT 和 GND 连接到电池，并将 PWM 信号和 GND 从伺服插头连接到电机。

提示

没有不需要连接信号接地的设置！

与 +5V 线（如果有）的连接取决于 ESC/车辆。

#固定翼 / VTOL

在固定翼（或 VTOL）ESC 上，+5V 线路通常提供电池消除电路（BEC）的输出。

这可以连接到 Pixhawk 伺服导轨，用于为襟翼、副翼等的伺服系统提供动力。

注意

从自动驾驶仪的航空电子设备电源为伺服系统或 ESC 供电是不安全的。这也是为什么 Pixhawk 系列飞控不给舵机轨供电的原因（AUX 舵机轨没有通电，电流限制为 1A）。
根据经验，您应该只将一个 BEC 的输出连接到 Pixhawk 伺服导轨。（虽然可以将多个 +5V 输出连接到电源轨，但这取决于 ESC 型号）。

#多旋翼

在多旋翼飞行器上，+5V 线路可能不存在或（如果存在）可能未连接。

多旋翼飞行器通常不需要伺服器，因此不需要为 Pixhawk 伺服导轨供电（电机通常由配电板单独供电）。
将电线连接到伺服导轨没有任何危害（或好处）。
DJI ESC 通常包含此线，但未连接。

#光隔离 ESC

在没有 BEC 的光隔离 ESC 上，可能需要连接 +5V 线并为其供电（以便为 ESC 微控制器供电）。在这种情况下，电线通常会连接到飞控伺服导轨，并且伺服导轨必须由额外的 BEC 供电。

#PX4 配置

PWM 电机和舵机使用 QGroundControl 中的执行器配置屏幕进行配置。

分配输出和基本校准后，您可能希望执行 ESC 校准。

其他 PX4 PWM 配置参数可以在这里找到： PWM 输出。

#2.3、故障排除

Pixhawk 兼容市面上所有的 PWM 电调。如果特定 ESC 无法运行，则表示其连接或配置不正确。

#2.3.1、接地连接，信号接地

检查 ESC 舵机连接器的接地（黑线）是否连接到 Pixhawk（没有没有接地参考的有效接线设置）。

警告

不接地，飞行是不安全的。这是因为对于每个正脉冲（ESC 信号），都需要一个相邻的接地返回路径，以获得干净的信号形状。

下图显示了如果未连接 GND 时信号的噪声有多大。

#电源连接/光隔离 ESC

如果使用不提供 BEC / 电源输出的光隔离电调，请确保电调不需要为光隔离器供电 +5V 线路。

请参阅本页的第一部分说明其他电源连接注意事项。

#最小值无效

一些 ESC 在开机前需要看到一个特殊的低值脉冲（以保护在通电时油门杆处于中间位置的用户）。

PX4 在无人机撤防时发送脉冲，当 ESC 撤防时使 ESC 静音，并确保 ESC 正确初始化。作为执行器配置/测试过程的一部分，确定并设置适当的值（在内部，这些值将每个输出的参数设置为 PWM_MAIN_DISn 和 PWM_AUX_DISn）。

#超时

如果某些 ESC 在通电几秒钟内没有收到有效的低脉冲，它们可能会超时（阻止电机启动）。

PX4 在开机后立即发送空闲/撤防脉冲以停止 ESC 超时。作为执行器配置/测试过程的一部分，确定并设置适当的值（在内部，这些值将每个输出的参数设置为 PWM_MAIN_DISn 和 PWM_AUX_DISn）。

#有效的脉冲形状、电压和更新速率

注意

这应该不是问题，但为了完整性而包括

Pixhawk 使用所有主要品牌（Futaba、Spektrum、FrSky）使用的有源高脉冲。

PWM 接口没有正式标准化，但是，普通的微控制器都使用 TTL 或 CMOS 电压电平。 TTL 定义为 0.8V < 0.8V 和高 > 2.0V，一些制造商使用 2.4V >以获得额外的噪声容限。 CMOS logic 定义为类似的电压电平。成功切换到导通状态不需要 5V 电平。

提示

Futaba、FrSky 和 Spektrum 接收器输出 3.3V 或 3.0V 电压电平，因为它们远高于 2.4V。 Pixhawk 采用了这种常见的行业模式，并在最近的电路板上输出 3.3V 电平。

3、DShot 电调

DShot 是一种替代 ESC 协议，与 PWM 或 OneShot 相比具有多项优势：

减少延迟。
通过校验和提高稳健性。
无需 ESC 校准，因为该协议使用数字编码。
遥测反馈在某些 ESC 上可用/受支持。
可以在需要时通过命令反转电机旋转方向（而不是物理移动电线/重新焊接）。
支持其他有用的命令。

本文介绍如何连接和配置 DShot ESC。

#3.1、布线/连接

DShot ESC 的接线方式与 PWM ESC 相同。唯一的区别是它们只能连接到 FMU，并且通常只能连接到某些引脚子集。

注意

在连接之前，您可能需要检查执行器配置屏幕，以查看控制器上的哪些引脚可用于 DShot！

同时具有 FMU 和 IO 板的 Pixhawk 控制器通常将它们分别标记为（FMU）和（IO）。这些与 Actuator Configuration 屏幕上的和 output 选项卡匹配。对于这些控制器，请将 DShot ESC 连接到端口。AUX``MAIN``PWM AUX``PWM MAIN``AUX

没有 IO 板的控制器通常会将（单个）输出端口标记为，这是您将连接 DShot ESC 的位置。如果没有 IO 的控制器有自己的固件，则 actuator 分配将分配给匹配的输出。但是，如果带/不带 IO 板的硬件使用相同的固件，例如 Pixhawk 4 和 Pixhawk 4 Mini，则在两种情况下使用的执行器分配选项卡是相同的：（即在 "mini" 情况下不匹配端口标签）。MAIN``PWM MAIN``PWM AUX``MAIN

#3.2、配置

警告

更改 ESC 配置参数前请移除螺旋桨！

在 Actuator Configuration 中为所需的输出启用 DShot。

DShot 有不同的速度选项：DShot150 、DShot300 、DShot600 和 DShot1200，其中数字表示以千比特/秒为单位的速度。您应该将参数设置为您的 ESC 支持的最高速度（根据其数据表）。

然后连接电池并布防车辆。 ESC 应初始化，电机沿正确方向转动。

如果电机未按正确的方向旋转（对于所选机身），您可以在 UI 中使用 Set Spin Direction 选项反转它们（此选项在您选择 DShot 并分配电机后显示）。您还可以通过发送 ESC 命令来反转电动机。

#3.3、ESC 命令

命令可以通过 MAVLink shell 发送到 ESC。有关支持的命令的完整参考，请参阅此处。

最重要的是：

3.3.1、发出第一声电机哔哔声（有助于识别电机）：

language-text 复制代码

dshot beep1 -m 1

3.3.2、检索 ESC 信息（需要遥测，见下文）：

language-text 复制代码

nsh> dshot esc_info -m 2
INFO  [dshot] ESC Type: #TEKKO32_4in1#
INFO  [dshot] MCU Serial Number: xxxxxx-xxxxxx-xxxxxx-xxxxxx
INFO  [dshot] Firmware version: 32.60
INFO  [dshot] Rotation Direction: normal
INFO  [dshot] 3D Mode: off
INFO  [dshot] Low voltage Limit: off
INFO  [dshot] Current Limit: off
INFO  [dshot] LED 0: unsupported
INFO  [dshot] LED 1: unsupported
INFO  [dshot] LED 2: unsupported
INFO  [dshot] LED 3: unsupported

复制代码

#### 3.3.3、永久反转第一个电机的旋转方向：

language-text 复制代码

dshot reverse -m 1  //先输入这行代码，按回车，等待反馈已反转电机的命令

dshot save -m 1     //电机反转后，输入这行代码，保存电机转向

                    //对1234号电机进行设置，分别替换为数字1234

#3.4、遥测

一些 ESC 能够将遥测数据发送回飞行控制器，包括：

温度
电压
当前
累积电流消耗
RPM 值

这些 DShot ESC 将有一根额外的遥测线。

要启用此功能（在支持此功能的 ESC 上）：

将所有 ESC 的所有遥测线连接在一起，然后将它们连接到未使用的飞行控制器串行端口上的 RX 引脚之一。
使用 DSHOT_TEL_CFG 在该串行端口上启用遥测。

重新启动后，您可以使用以下方法检查遥测是否正常工作（确保电池已连接）：

language-text 复制代码

dshot esc_info -m 1

提示

您可能需要配置 MOT_POLE_COUNT 才能获得正确的 RPM 值。
提示

并非所有支持 DSHOT 的 ESC 都支持（例如 APD 80F3x），即使支持并启用遥测也是如此。生成的错误为：[esc_info]

language-text 复制代码

ERROR [dshot] No data received. If telemetry is setup correctly, try again.

查看制造商文档以获取确认/详细信息。

4、OneShot 伺服系统和 ESC（电机控制器）

PX4 支持 OneShot 125 ESC（仅限）。它们通常比 PWM ESC 更快、响应更快，但共享相同的布线设置（您需要做的就是设置一些不同的参数）

注意

应尽可能使用 DShot 而不是 OneShot，因为它响应更快、更可靠、不需要校准 ，并且可能支持遥测。不使用 DShot 的唯一原因是硬件限制（可用的 DShot 引脚不足或使用不支持 DShot 的 ESC）。

#4.1、概述

OneShot 本质上是 PWM 的一个版本，理论上可以快 8 倍。

PWM 和 OneShot 都使用周期性脉冲进行通信，其中脉冲的宽度表示所需的功率水平。

对于 PWM，脉冲长度通常在 1000us（零）和 2000us（全功率）之间，

而对于 OneShot 125，脉冲宽度短 8 倍，范围从 125us（零功率）到 250us（全功率）。

脉冲可以发送的理论最大速率以及响应速度取决于最大脉冲的宽度。对于 PWM，此速率接近 500 Hz，而对于 OneShot，则接近 4 kHz。在实践中，OneShot ESC 的实际最大速率通常在 1 kHz 到 2 kHz 之间，具体取决于所使用的 ESC。

#4.2、设置

#布线

接线与 PWM ESC（和 dshot）完全相同。

#PX4 配置

要启用 OneShot，请在 Actuator Configuration 期间为一组输出选择协议。请注意，输出范围值设置为正常 PWM 范围内的值（名义上为）。这些在内部进行缩放，以输出适合 Oneshot 的脉冲宽度。1000``2000

然后执行 ESC 校准。

【无人机】电子速度控制器 （ESC） 驱动电机，常见的电调协议，PWM协议，Oneshot协议，DShot协议

1、ESCs & 电机

#1.1、ESC 协议 --ESC Protocols

#1.1.1、PWM协议，需要校准

#1.1.2、One Shot 125协议，速率更快

#1.1.3、DShot ，减少延迟，无需校准

#1.1.4、无人机CAN

2、PWM 伺服系统和 ESC（电机控制器）

#2.1、ESC 连接概述

#2.2、电源连接

#固定翼 / VTOL

#多旋翼

#光隔离 ESC

#PX4 配置

#2.3、故障 排除

#2.3.1、接地连接，信号接地

#电源连接/光隔离 ESC

#最小值无效

#超时

#有效的脉冲形状、电压和更新速率

3、DShot 电调

#3.1、布线/连接

#3.2、配置

#3.3、ESC 命令

3.3.1、发出第一声电机哔哔声（有助于识别电机）：

3.3.2、检索 ESC 信息（需要遥测，见下文）：

#3.4、遥测

4、OneShot 伺服系统和 ESC（电机控制器）

#4.1、概述

#4.2、设置

#布线

#PX4 配置

【无人机】电子速度控制器（ESC）驱动电机，常见的电调协议，PWM协议，Oneshot协议，DShot协议

#2.3、故障排除