单片机 网络 嵌入式硬件 【SBUS】一文看懂SBUS协议

【STM32】STM32单片机总目录

1、简介

S.BUS是一个串行通信协议，S.BUS是FUTABA提出的舵机控制总线，

S.bus使用RS232C串口的硬件协议作为自己的硬件运行基础。 使用TTL电平，即3.3V。 使用负逻辑，即低电平为“1”，高电平为“0”。 波特率：100000（100k），注意：不兼容波特率115200。

2、硬件电路

硬件取反电路如下，实际上就是一个很简单的三极管电路。Sbus的信号从基极输入，从集电极输出。基极输入 ‘0’，集电极上拉输出 ‘1’；基极输入 ‘1’，三极管导通，输出被拉低为 ‘0’，实现了反向。 或者

3、协议格式

协议帧很简洁，一帧包括25字节数据：

首部（1字节）+ 数据（22字节）+ 标志位（1字节）+ 结束符（1字节）

首部：起始字节 =0000 1111b （0x0f）

数据：22 字节的数据，分别代表16个通道的数据，也即是每个通道的值用了 11 位来表示，22x8/16 = 11

这样，每个通道的取值范围为 0~2047，低位在前、高位在后

标志位：1字节，高四位从高到低依次表示：

bit7：CH17数字通道

bit6：CH16数字通道

bit5：帧丢失(Frame lost)

bit4：安全保护(Failsafe)：失控保护激活位(0x10）判断飞机是否失控

bit3~bit0：低四位不用

结束符：0x00

4、协议解析

4.1 解析方法

将数据解析为通道的方法

4.2 示例一

void Sbus_Data_Count(uint8_t *buf)

{

CH[ 0] = ((int16_t)buf[ 2] >> 0 | ((int16_t)buf[ 3] << 8 )) & 0x07FF;

CH[ 1] = ((int16_t)buf[ 3] >> 3 | ((int16_t)buf[ 4] << 5 )) & 0x07FF;

CH[ 2] = ((int16_t)buf[ 4] >> 6 | ((int16_t)buf[ 5] << 2 ) | (int16_t)buf[ 6] << 10 ) & 0x07FF;

CH[ 3] = ((int16_t)buf[ 6] >> 1 | ((int16_t)buf[ 7] << 7 )) & 0x07FF;

CH[ 4] = ((int16_t)buf[ 7] >> 4 | ((int16_t)buf[ 8] << 4 )) & 0x07FF;

CH[ 5] = ((int16_t)buf[ 8] >> 7 | ((int16_t)buf[ 9] << 1 ) | (int16_t)buf[10] << 9 ) & 0x07FF;

CH[ 6] = ((int16_t)buf[10] >> 2 | ((int16_t)buf[11] << 6 )) & 0x07FF;

CH[ 7] = ((int16_t)buf[11] >> 5 | ((int16_t)buf[12] << 3 )) & 0x07FF;

CH[ 8] = ((int16_t)buf[13] << 0 | ((int16_t)buf[14] << 8 )) & 0x07FF;

CH[ 9] = ((int16_t)buf[14] >> 3 | ((int16_t)buf[15] << 5 )) & 0x07FF;

CH[10] = ((int16_t)buf[15] >> 6 | ((int16_t)buf[16] << 2 ) | (int16_t)buf[17] << 10 ) & 0x07FF;

CH[11] = ((int16_t)buf[17] >> 1 | ((int16_t)buf[18] << 7 )) & 0x07FF;

CH[12] = ((int16_t)buf[18] >> 4 | ((int16_t)buf[19] << 4 )) & 0x07FF;

CH[13] = ((int16_t)buf[19] >> 7 | ((int16_t)buf[20] << 1 ) | (int16_t)buf[21] << 9 ) & 0x07FF;

CH[14] = ((int16_t)buf[21] >> 2 | ((int16_t)buf[22] << 6 )) & 0x07FF;

CH[15] = ((int16_t)buf[22] >> 5 | ((int16_t)buf[23] << 3 )) & 0x07FF;

}

4.3 示例二

示例二是一个完成的STM32 HAL库代码 1）头文件

// sbus.h

#ifndef SBUS_H

#define SBUS_H

#include "sys.h"

#define USART_BUF_SIZE 8 // HAL库USART接收Buffer大小

#define SBUS_DATA_SIZE 25 // 25字节

#define SBUS_PIN GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 // PA2--TX, PA3--RX

#define SBUS_GPIO GPIOA

#define SBUS_ENCLK() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); \

__HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE(); //使能GPIOA时钟//使能USART2时钟

struct SBUS_t{

uint8_t head; // 1字节首部

uint16_t ch[16]; // 16个字节数据

uint8_t flag; // 1字节标志位

uint8_t end; // 1字节结束

};

void SBUS_Init(void);

void SbusParseTask(void *arg);

#endif

2）源文件

// sbus.c

#include "sbus.h"

#include "delay.h"

uint8_t usart_buf[USART_BUF_SIZE];

uint8_t sbus_rx_head = 0; // 发现起始字节 0x0F

uint8_t sbus_rx_sta = 0; // sbus 接收状态，0：未完成，1：已完成一帧接收

uint8_t sbus_rx_index; // 接收字节计数

uint8_t sbus_rx_buf[SBUS_DATA_SIZE]; // 接收sbus数据缓冲区

struct SBUS_t sbus; // SBUS 结构体实例化

UART_HandleTypeDef UART2_Handler; // 串口2配置句柄

void SBUS_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;

// 时钟使能

SBUS_ENCLK();

// 串口初始化配置

// 波特率100kbps，8位数据，偶校验(even)，2位停止位，无流控。

UART2_Handler.Instance = USART2;

UART2_Handler.Init.BaudRate = 100000;

UART2_Handler.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

UART2_Handler.Init.StopBits = UART_STOPBITS_2;

UART2_Handler.Init.Parity = UART_PARITY_EVEN;

UART2_Handler.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

UART2_Handler.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

// 引脚 配置

GPIO_Initure.Pin = SBUS_PIN; // PA2--TX, PA3--RX

GPIO_Initure.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;

GPIO_Initure.Pull = GPIO_PULLUP;

GPIO_Initure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;

GPIO_Initure.Alternate = GPIO_AF7_USART2;

HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_Initure);

// 中断配置

HAL_NVIC_EnableIRQ(USART2_IRQn);

HAL_NVIC_SetPriority(USART1_IRQn, 3, 4);

HAL_UART_Init(&UART2_Handler); //HAL_UART_Init()会使能UART2

HAL_UART_Receive_IT(&UART2_Handler, (uint8_t *)usart_buf, USART_BUF_SIZE); //该函数会开启接收中断：标志位UART_IT_RXNE，并且设置接收缓冲以及接收缓冲接收最大数据量

}

/* USART2 中断服务函数 */

/* 实现对S.BUS协议缓存，头部为 0x0F,结尾为 0x00, 中间22Bytes16通道数据，1Byte标志符 */

void USART2_IRQHandler(void) //中断函数

{

uint8_t chr;

if ((__HAL_UART_GET_FLAG(&UART2_Handler, UART_FLAG_RXNE) != RESET)) // 接收中断

{

HAL_UART_Receive(&UART2_Handler, &chr, 1, 1000); // 接收一个字符

if (sbus_rx_sta == 0) // 接收未完成

{

if ((chr == 0x0F) || sbus_rx_head) // 找到首字节或已经找到首字节

{

sbus_rx_head = 1; // 标明已经找到首字母

if (sbus_rx_index < SBUS_DATA_SIZE) // 未接收到25个字符

{

sbus_rx_buf[sbus_rx_index] = chr; // 不断接收

sbus_rx_index ++;

}

else // 接收到25个字符了

{

sbus_rx_sta = 1; // 接收完成

sbus_rx_head = 0; // 清零，准备下一次接收

sbus_rx_index = 0;

}

}

}

}

HAL_UART_IRQHandler(&UART2_Handler);

}

/* 对SBUS协议数据进行解析 */

/* 实现对S.BUS协议缓存，头部为 0x0F,结尾为 0x00, 中间22Bytes16通道数据，1Byte标志符 */

void SbusParseTask(void *arg)

{

while (1)

{

if(sbus_rx_sta==1) // 接收完一帧

{

NVIC_DisableIRQ(USART2_IRQn); // 要关闭中断，防止读写混乱

sbus.head = sbus_rx_buf[0]; // 首部

sbus.flag = sbus_rx_buf[23]; // 标志符

sbus.end = sbus_rx_buf[24]; // 结尾

sbus.ch[0] =((sbus_rx_buf[2]<<8) + (sbus_rx_buf[1])) & 0x07ff;

sbus.ch[1] =((sbus_rx_buf[3]<<5) + (sbus_rx_buf[2]>>3)) & 0x07ff;

sbus.ch[2] =((sbus_rx_buf[5]<<10) + (sbus_rx_buf[4]<<2) + (sbus_rx_buf[3]>>6)) & 0x07ff;

sbus.ch[3] =((sbus_rx_buf[6]<<7) + (sbus_rx_buf[5]>>1)) & 0x07ff;

sbus.ch[4] =((sbus_rx_buf[7]<<4) + (sbus_rx_buf[6]>>4)) & 0x07ff;

sbus.ch[5] =((sbus_rx_buf[9]<<9) + (sbus_rx_buf[8]<<1) + (sbus_rx_buf[7]>>7)) & 0x07ff;

sbus.ch[6] =((sbus_rx_buf[10]<<6) + (sbus_rx_buf[9]>>2)) & 0x07ff;

sbus.ch[7] =((sbus_rx_buf[11]<<3) + (sbus_rx_buf[10]>>5)) & 0x07ff;

sbus.ch[8] =((sbus_rx_buf[13]<<8) + sbus_rx_buf[12]) & 0x07ff;

sbus.ch[9] =((sbus_rx_buf[14]<<5) + (sbus_rx_buf[13]>>3)) & 0x07ff;

sbus.ch[10]=((sbus_rx_buf[16]<<10) + (sbus_rx_buf[15]<<2) + (sbus_rx_buf[14]>>6)) & 0x07ff;

sbus.ch[11]=((sbus_rx_buf[17]<<7) + (sbus_rx_buf[16]>>1)) & 0x07ff;

sbus.ch[12]=((sbus_rx_buf[18]<<4) + (sbus_rx_buf[17]>>4)) & 0x07ff;

sbus.ch[13]=((sbus_rx_buf[20]<<9) + (sbus_rx_buf[19]<<1) + (sbus_rx_buf[18]>>7)) & 0x07ff;

sbus.ch[14]=((sbus_rx_buf[21]<<6) + (sbus_rx_buf[20]>>2)) & 0x07ff;

sbus.ch[15]=((sbus_rx_buf[22]<<3) + (sbus_rx_buf[21]>>5)) & 0x07ff;

printf("======================================\r\n");

printf("正常: head=0x0F, flag=0x00, end=0x00\r\n\r\n");

printf("head: %d\r\n", sbus.head);

printf(" %d, %d, %d, %d\r\n", sbus.ch[0], sbus.ch[1], sbus.ch[2], sbus.ch[3]);

printf(" %d, %d, %d, %d\r\n", sbus.ch[4], sbus.ch[5], sbus.ch[6], sbus.ch[7]);

printf(" %d, %d, %d, %d\r\n", sbus.ch[8], sbus.ch[9], sbus.ch[10], sbus.ch[11]);

printf(" %d, %d, %d, %d\r\n", sbus.ch[12], sbus.ch[13], sbus.ch[14], sbus.ch[15]);

printf("flag: %d\r\n", sbus.flag);

printf("end: %d\r\n", sbus.end);

printf("======================================\r\n\r\n");

delay_ms(500); // 先做完延时再开启中断与下一次捕获，否则延时期间中断到来，没有达到预期效果

NVIC_EnableIRQ(USART2_IRQn); // 打开串口中断

sbus_rx_sta = 0; // 准备下一次接收

}

else

{

delay_ms(500); // 免得异常时，到此处使得低优先级任务无法执行

}

}

}

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