無刷電調基礎知識以及BLHeli固件燒錄和參數調整

時間 2021-02-01

標籤 php html 編程微信 oop 性能優化 .net code 欄目 PHP 简体版

原文原文鏈接

標題: 無刷電調基礎知識以及BLHeli固件燒錄和參數調整
做者: 夢幻之心星    sky-seeker@qq.com
標籤: [#基礎知識,#電調,#BLHeli,#固件,#燒錄,#調參]
目錄: [電調]
日期: 2021-02-01

基礎知識

電調

ESC表明電子速度控制器，簡稱爲電調。電調從飛行控制器接收油門信號，並以所需速度驅動無刷電機。

電調固件

電調固件是在每一個電調上運行的軟件，它肯定電調的性能，支持的協議以及可使用的配置接口。電調可使用的固件取決於硬件。
SimonK：最古老的兩種開源電調固件之一，已通過時再也不更新。
BLHeli：最古老的兩種開源電調固件之一，因爲其普遍的功能和友好的用戶界面而變得流行。
BLHeli_S：BLHeli固件的第二代。專門爲具備Busybee處理器的電調開發。
BLHeli_32：第三代和最新一代BLHeli固件。專門爲32位電調編寫，再也不開源。

電調處理器

市場上大多數電調使用ATMEL、Silabs和ARM的處理器。不一樣的處理器具備不一樣的規格和功能，而且受不一樣的固件支持。
ATMEL 8位：支持SimonK和BLHeli固件。
SILABS 8位：支持BLHeli或BLHeli_S固件。
- 主要處理器是F330和F39X系列的F390和F396。
- Busybee處理器是F330和F39X的升級。有BusyBee1(EFM8BB10F8)和BusyBee2(EFM8BB21F16)兩種。
ARM 32位：支持BLHeli_32固件。

電調協議

電調協議是飛行控制器和電調用於通訊的語言，決定了信號從飛控到電調的發送速度。
四軸飛行器使用的電調協議及信號寬度
- Standard PWM ：1000us – 2000us
- Oneshot125：125us – 250us
- Oneshot 42：2us – 84us
- Multishot：5us – 25us
- Dshot
  - Dshot150 ：106.8us
  - Dshot300 ：53.4us
  - Dshot600 ：26.7us
  - DShot1200：13.4us
- ProShot

電調BEC

BEC表示 電池消除電路，本質上是電壓調整器。做用是將主電池組的電壓降壓到5V輸出。
一般內置在電調中，消除了爲5V電子設備供電所需的單獨電池的麻煩。

BLHeliSuite

手冊

BLHeliSuite的手冊位於BLHeliSuite的Manuals目錄
BLHeliSuite的手冊主要文件內容：
- BLHeli manual xx xx.pdf：Atmel MCU和SiLabs MCU的電調的參數
- BLHeli programming adapters.pdf：適配器的製做和使用
- BLHeli supported xx ESCs.pdf：支持的Atmel和SiLabs電調的圖片及參數
- BLHeliSuite 4w-if interfaces pinout.pdf：Arduino板上用於Atmel/SiLabs電調的BLHeliSuite的4w-if的引腳配置
- BLHeliSuite 4w-if protocol.pdf：用於Atmel/SiLabs電調的BLHeliSuite的4w-if的通訊協議

適配器

首次刷新電調固件

SiLabs MCUs電調支持如下適配器
- Arduinos：使用SILABS C2 (4way-if)接口。初次使用Arduinos做爲適配器時須要對Arduinos進行編程燒錄。
- SiLabs Toolstick：使用SILABS C2 (Toolstick) 接口。
- USB Flashing stick：使用SILABS C2 (Toolstick) 接口。
- BLHeli Skywalker stick：使用SILABS C2 (Toolstick) 接口。
Atmel MCUs電調支持如下適配器
- Arduinos：使用ATMEL ISP Interface (AVRDude) 接口。初次使用Arduinos做爲適配器時須要對Arduinos進行編程燒錄。
- USBasp：使用ATMEL ISP Interface (AVRDude) 接口。

刷新電調引導程序

刷新電調引導程序爲BLHeli主要有USB/Com和4way-if兩種類型的接口。
Arduinos(4way-if)：使用SILABS BLHeli Bootloader (4way-if)或ATMEL BLHeli Bootloader (4way-if) 接口。使用Arduinos做爲適配器時須要對Arduinos進行編程燒錄。
Arduinos(USB/UART 1-Wire bridge)：使用SILABS BLHeli Bootloader (USB/Com)或ATMEL BLHeli Bootloader (USB/Com) 接口。使用Arduinos做爲適配器時須要對Arduinos進行編程燒錄。
Favourite stick：使用SILABS BLHeli Bootloader (USB/Com)或ATMEL BLHeli Bootloader (USB/Com) 接口。
FTDI stick：使用SILABS BLHeli Bootloader (USB/Com)或ATMEL BLHeli Bootloader (USB/Com) 接口。
Multistar stick：使用SILABS BLHeli Bootloader (USB/Com)或ATMEL BLHeli Bootloader (USB/Com) 接口。

背景說明

適配器：Arduino Nano ATMEGA328P
電調：主控芯片SIL F330，功率管AON6504，供電1-4S，電流20A-30A，無BEC

操做說明

前期準備

下載Arduino Nano所用的USB轉串口芯片CH340C的驅動程序CH341SER.ZIP，安裝驅動。
下載BLHeliSuite，通常下載BLHeliSuite16714902.zip便可。
根據電調外觀和信息，查閱手冊BLHeli supported xx ESCs.pdf 以肯定電調型號。或者根據電調PCB肯定電調的主控芯片型號。
根據電調的主控芯片型號，查閱手冊BLHeli programming adapters.pdf以肯定須要用到的適配器和接口，以及適配器的製做方法。
根據所使用的適配器和所需操做使用的接口，查閱手冊BLHeliSuite 4w-if interfaces pinout.pdf 以肯定引腳鏈接。

製做適配器

鏈接適配器和電腦，打開BLHeliSuite。
點擊Make interfaces標籤頁。
點擊Port選擇USB-SERIAL CH340 對應的端口，點擊Arduino Board選擇Nano w/ ATmega328開發板，點擊Baud選擇115200波特率，點擊Arduino 4way-interface。
點擊OK，選擇最後一個文件後點擊打開。
點擊Yes。
等待燒錄Arduino，出現Arduino flashed sucsessfully by Avrdude表示已成功將Arduino Nano燒錄爲適配器。點擊OK。

鏈接電調

鏈接適配器和電調（VCC GND C2D C2CK）。
點擊Select ATMEL/SILABS Interface選擇SILABS C2 (4way-if)接口。
點擊SiLabs ESC Setup標籤頁。
點擊Port選擇USB-SERIAL CH340 對應的端口，點擊connect，點擊Read setup讀出電調參數設置。
出現setup read successfully表示已成功鏈接到電調並讀取到電調的參數。點擊OK。

刷新固件

點擊Flash BLHeli
在彈出的窗口中選擇固件名稱、固件類型（MAIN：直升機主槳；TAIL：直升機尾槳；MULTI：多槳）、固件版本，點擊OK。
點擊Yes。
等待燒錄固件，出現sucsessfully表示已成功將電調固件燒錄到電調。點擊OK。在下一個彈出的窗口中點擊Yes。

調整參數

點擊ESC Setup選擇Save Setup to ini file 以備份電調當前的參數。
修改電調參數。下降啓動功率，下降電調輸出的PWM頻率，開啓低轉速功率保護。
點擊Write setup將參數寫入電調。

多軸編程參數表
php

電調參數說明，詳見官方手冊BLHeli manual xx xx.pdfhtml

英文參數	中文參數	參數說明
Startup power	啓動功率	啓動時容許的最大功率，實際的功率取決於油門的輸入。
Motor timing	電機進角	一般設置中進角即適用於大部分電機，但若是電機運轉不暢時,能夠嘗試改變進角。
Demag compensation	消磁補償	防止電機換向後消磁時間過長而引發的電機停轉。補償值越高，保護越好。但補償值過高，會下降最大功率。
Motor direction	電機轉向	在雙向模式下，油門中點爲零點，中點以上爲正轉,中點如下爲反轉。
Startup Beep Volume	蜂鳴器音量	設置正常運行下蜂鳴音量。
Beacon/Signal Volume	信標音量	設置信標的音量。若是零油門信號的時間超過一個設定的時間，電調控制馬達發出警報聲。以便於找回丟失的飛行器。
Beacon delay	信標延遲	設置信標開始發出以前的延時。
PPM Min throttle; PPM max throttle; PPM center throttle	最小油門; 最大油門; 中位油門	設置電調的油門行程量。中位油門只用於雙向模式。正常狀況下，油門信號值在1000us-2000us之間。對於其餘數值輸入信號，則須要作相應比例換算。
Temperature protection	溫度保護	溫度保護閥值能夠設置爲80℃-140℃。
Low RPM power protect	低轉速功率保護	禁用能夠保證低KV電機在低電壓運行時實現全功率。可是禁用後會加重同步丟失的風險，致使燒壞電機。
Brake on stop	停車制動	在通電狀態，零油門時會有剎車功能。若是油門沒有零點，此項設置無效。
Closed Loop Mode	閉環模式	設置控制環的運行速度範圍。在閉環模式下，運行時的油門值對應電機的轉速目標。關閉時將禁用控制環。
Closed Loop P-Gain	閉環比例增益	設置轉速控制環的比例增益。控制從速度偏差到電機功率的增益。
Closed Loop I-Gain	閉環積分增益	設置轉速控制環的積分增益。控制從積分速度偏差到電機功率的增益。
Motor Gain	電機增益	縮放給定輸入施加到電機的功率。僅適用於PWM輸入，對PPM輸入則無效。會限制電機的最大功率。
PWM Output Dither	PWM輸出抖動	增長電機PWM關閉週期的長度。減小在PWM頻率等於電機換向頻率的諧波的轉速區域中的問題，而且能夠減小達到全油門的步進。不適用於閉環模式。
PWM Frequency/Damped	PWM頻率/阻尼	設置電調輸出的PWM頻率。高PWM頻率約爲20kHz，低PWM頻率約爲8kHz，輕阻尼模式始終使用高pwm頻率。低頻率PWM減少了到滿功率的步進。輕阻尼模式會增長電機的損耗，從而加快減速速度。
Enable PWM Input	啓用PWM輸入	若是禁用，則僅接受1-2ms 脈寬的PPM和 OneShot125(125-250us)做爲有效輸入信號。啓用後支持1kHz，2kHz，4kHz，8kHz和12kHz 的PWM輸入信號。
Input Polarity	輸入極性	用於反轉油門。與提供負PWM的接收器一塊兒使用。使用PPM輸入時，必須將其設置爲正。

注意事項

聽說電調名稱所寫的FVT Littlebee 20A並非真實型號，升級固件可能致使電調燒燬。
電調在驅動電機運轉前須要執行解鎖序列以進行解鎖
1. 上電時，電調發出3聲蜂鳴聲。
2. 當檢測到油門信號時，發出一聲低音。表示解鎖信號序列開始。
3. 當油門減少到零時，發出一聲高音。表示解鎖信號序列結束。
SILABS電調接口標號爲A、B、C、D，Atmel電調接口標號爲一、二、三、四、五、X。經過接口所對應的標號，能夠在Make interfaces界面方便快捷的得知須要製做的適配器。
在使用Arduino Nano w/ ATmega328P做爲適配器時。若是Arduino Nano使用的是舊版的引導程序，波特率設置爲57600；若是Arduino Nano使用的是新版的引導程序，波特率設置爲115200。