原標(biāo)題：無(wú)人機(jī)的六種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)及常用接口

無(wú)人機(jī)的六種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)及常用接口分別介紹如下：

六種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)

1. 鋰電池：大多數(shù)無(wú)人機(jī)都安裝了鋰電池，但續(xù)航較短，且需要經(jīng)常拆卸、更換電池，十分耗時(shí)費(fèi)力。

2. 氫燃料電池：新型電池，氫燃料電池代替鋰電池，可以支持無(wú)人機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)小時(shí)左右，并且充電十分迅速。

3. 激光發(fā)射器：激光發(fā)射器為無(wú)人機(jī)供電，從地面發(fā)射的激光光束被機(jī)身上的接收器轉(zhuǎn)化成動(dòng)力，幾乎可以支持無(wú)人機(jī)一直工作，但造價(jià)高昂，難度較高，應(yīng)用較少。

4. 太陽(yáng)能發(fā)電：利用太陽(yáng)能發(fā)電的無(wú)人機(jī)通常同時(shí)安裝了鋰電池和太陽(yáng)能電池，有陽(yáng)光時(shí)就可利用太陽(yáng)能提供飛行動(dòng)力，鋰電池則作為備用電池。

5. 內(nèi)燃機(jī)發(fā)電：用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電可支持無(wú)人機(jī)以100千米每小時(shí)的速度飛行1小時(shí)，但噪音大且存在安全隱患，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)內(nèi)有可燃?xì)怏w，工業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)應(yīng)用較少。

6. 有線電纜供電：利用有線電纜供電幾乎可以讓無(wú)人機(jī)永久地運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以加快無(wú)人機(jī)向電腦傳輸數(shù)據(jù)的速度；但由于受到有線連接的限制，無(wú)法完成遠(yuǎn)距離飛行，主要應(yīng)用于工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)。例如，洲際通航的MD4-1000雪雁無(wú)人機(jī)，就有24小時(shí)系留供電系統(tǒng)，可以用于警用安防應(yīng)用，如大型展會(huì)的空中安全巡邏。

常用接口

1. PWM：?jiǎn)尉€信號(hào)，周期發(fā)送正脈沖，變化脈寬作為傳遞信息的方式，一個(gè)針腳傳遞一個(gè)通道，往往搭配地線和電源線可控制一個(gè)舵機(jī)或一個(gè)電調(diào)，是無(wú)人機(jī)或航模入門(mén)第一個(gè)需要了解的接口。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、穩(wěn)定傳輸一個(gè)可量變的信號(hào)，缺陷是速度低。目前常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)是50Hz，也有300Hz至400Hz的。

2. PPM：PWM的升級(jí)版，每個(gè)信號(hào)周期變?yōu)榘l(fā)送一組多個(gè)脈寬的組合，來(lái)同時(shí)傳遞多個(gè)通道的變化信息。早期也被用于遙控器無(wú)線電信號(hào)和航模模擬器信號(hào)，現(xiàn)在多用于接收機(jī)與飛控連接，帶有PPM信號(hào)輸出的接收機(jī)很多，是無(wú)人機(jī)入門(mén)必配。優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定傳輸多個(gè)通道，缺點(diǎn)是速度更慢。

3. S.BUS：日本遙控器廠商FUTABA設(shè)計(jì)的用單通道數(shù)字信號(hào)傳輸多通道信息的協(xié)議，只有一個(gè)信號(hào)針腳和一個(gè)基準(zhǔn)地線，支持HUB擴(kuò)展多個(gè)舵機(jī)和電調(diào)連接在一個(gè)信號(hào)源上，所以S.BUS其實(shí)是一種總線，原理是變化的串口協(xié)議。優(yōu)點(diǎn)是純數(shù)字信號(hào)，很可靠，帶有總線功能；缺陷是屬于廠家技術(shù)，兼容設(shè)備較少。

4. Relay：數(shù)字IO信號(hào)，只有0和1兩種狀態(tài)，存在于飛控某些針腳用于自動(dòng)控制相機(jī)快門(mén)和農(nóng)藥噴頭。優(yōu)點(diǎn)是可靠，缺點(diǎn)是信息量極小，浪費(fèi)資源且沒(méi)有校驗(yàn)等功能。

5. 串口：目前控制領(lǐng)域最常見(jiàn)的設(shè)備接口，硬件形式有TTL、232、422、485幾種。

• TTL：基本信號(hào)，常見(jiàn)三針用法，一個(gè)針用于信號(hào)輸入叫RX，一針用于信號(hào)輸出叫TX，另一針為信號(hào)基準(zhǔn)地線。一般0V和3~5V表示0和1，飛控芯片上自帶的都是這種串口，而且會(huì)帶很多個(gè)，用于連接多個(gè)設(shè)備（比如GPS模塊、數(shù)傳、WIFI模塊等），PIXHAWK飛控有5個(gè)。TTL信號(hào)的電壓較低，經(jīng)驗(yàn)上不適合1米以上的長(zhǎng)距離傳輸。

• 232：使用正負(fù)電平表示0和1，其他與TTL相同，極大延長(zhǎng)了傳輸距離，但是速度依然不足。

• 422：RX和TX每個(gè)針腳都變?yōu)檎?fù)電壓的一對(duì)信號(hào)線同時(shí)跳變，干擾信號(hào)被巧妙的抵消，傳輸距離和速度雙飛躍，但是需要5根線，調(diào)試麻煩。目前只有軍品才使用這種串口。

• 485：是半雙工，結(jié)合232和422優(yōu)點(diǎn)，使用一對(duì)正負(fù)電壓的信號(hào)線既發(fā)又收，但是需要額外一個(gè)信號(hào)控制收發(fā)轉(zhuǎn)換，485總線帶有總線特征，可以在兩根線與地線上連接多個(gè)設(shè)備，但是收發(fā)、片選、仲裁、校驗(yàn)等都需要寫(xiě)程序協(xié)調(diào)，工作量大。

1. SPI：用于板上通信的高速接口，使用了主從設(shè)計(jì)和專(zhuān)門(mén)的時(shí)鐘線，每個(gè)SPI擁有4個(gè)腳（主入從出MISO、主出從入MOSI、時(shí)鐘CLK和地線）。主設(shè)備負(fù)責(zé)管理信息、時(shí)鐘同步和所有設(shè)備通信，一路SPI可以連接多個(gè)設(shè)備，但是必須每個(gè)帶有片選。因?yàn)橛袝r(shí)鐘線，所以很容易做到所有設(shè)備的同步通信。由于其穩(wěn)定性和高速特性，在飛控板上用來(lái)連接所有傳感器與主單片機(jī)。

2. I2C：用于連接板上高速設(shè)備的總線，擁有三根信號(hào)線（信號(hào)、時(shí)鐘和地線）。也是采用主從設(shè)計(jì)、帶有時(shí)鐘的同步設(shè)計(jì)，但是信號(hào)線需要承擔(dān)多個(gè)設(shè)備輸入輸出，由主設(shè)備來(lái)管理。I2C上所有設(shè)備都自帶一個(gè)地址（或叫標(biāo)簽），主設(shè)備用這個(gè)地址來(lái)識(shí)別設(shè)備。在飛控中用來(lái)連接重要性不太高的眾多設(shè)備，如指示燈、磁羅盤(pán)、空速計(jì)、超聲波測(cè)距儀、激光測(cè)距儀等。

3. CAN：最早為汽車(chē)設(shè)計(jì)的總線接口，傳輸?shù)氖遣罘中盘?hào)，抗干擾性能超強(qiáng)，專(zhuān)門(mén)用于大干擾環(huán)境設(shè)備間多個(gè)遠(yuǎn)距離傳輸。只有H和L兩個(gè)信號(hào)線，所有設(shè)備都連接在上面，總線芯片負(fù)責(zé)仲裁。這其實(shí)是無(wú)人機(jī)上設(shè)備，尤其是多旋翼電調(diào)的最優(yōu)選擇，但是CAN接口有一定的復(fù)雜性，CAN收發(fā)器芯片成本也不低。

4. AD：模數(shù)轉(zhuǎn)換接口，使用方式就是測(cè)量電壓。目前飛控用來(lái)測(cè)量電壓、電流，這種方式成本較低，在小型無(wú)人機(jī)上還可以使用。另外，一些距離探測(cè)設(shè)備還在用，比如空速計(jì)和超聲波測(cè)距儀。

5. SDIO：用于連接SD卡或TF卡，進(jìn)行飛行數(shù)據(jù)記錄。由于TF卡應(yīng)用普遍，成本較低，容量速度都令人滿意，所以漸漸成為高級(jí)飛控必備設(shè)備，用于飛行記錄、事故分析、故障診斷等。

6. USB：民用總線接口，可以通過(guò)HUB連接多個(gè)設(shè)備，可以說(shuō)是一種完美接口。但是其協(xié)議過(guò)于復(fù)雜，編程工作量極大，接口連接形式容易導(dǎo)致問(wèn)題，必須使用專(zhuān)用線材，且不能超過(guò)2米。在飛控上主要用來(lái)地面進(jìn)行調(diào)試、讀寫(xiě)參數(shù)等地面操作。

綜上所述，無(wú)人機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和常用接口多種多樣，每種都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和適用場(chǎng)景。在選擇時(shí)，需要根據(jù)無(wú)人機(jī)的具體需求和應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行綜合考慮。