Arduino解析DSM2总线

gangguo

DSM2是另一大航模遥控器品牌：JR PROPO及SPEKTRUM使用的一种遥控器通道串行数据总线，它的作用与FUTABA S.BUS一样。同样的，很多航模电子设备都支持DSM2数据的输入：如V-BAR陀螺仪、PIXHAWK开源飞控。

SPEKTRUM的接收机可以和JR遥控器对频使用，因此，在本次试验中，使用了JR DSX9发射机和SPEKTRUM DX6i发射机，接收机使用SPEKTRUM的AR6200携带的“卫星天线”模块，信号解析使用了Arduino mega2560板。下面进入正题。

通过查阅网络资料，DSM2总线是标准的3.3V的TTL（串口）信号，波特率为115200，但对于DSM2的帧协议，小编未找到准确的资料，因此，只能自己破解了。我的思路是：先将DSM2帧尽可能完整地从mega2560板的串口1读取进来，然后从串口0输出到串口监视器进行数据记录，寻找规律。具体的方法就是，设置一个“足够长”的数组来存放这些原始数据。Mega2560串口1的缓冲区大小是64个字节，那就先设定一个长度为“64”的“char”型数组吧。

试验中先接入的是SPEKTRUM的DSM2数据，数据采集过程中，不停的拨动遥控器的摇杆，串口0以“十进制”的形式向电脑发送数据，通过串口监视器观察到，在第一个有变化的字节前面有两个连在一起的字节是固定的“3”，从“3”第一次出现到下一次出现，中间间隔53个字节，由此可以推断：SPEKTRUM DSM2帧的长度应该为54，并且“帧头”为两个连续的“3”，转换为十六进制为“0x03”。

接下来接入JR DSM2，和上面一样，数据采集过程中不停地拨动遥控器摇杆，通过串口监视器观察到：数据开始有变化的字节前面，始终不变的仍为两个字节，但这里变成了“3”和“18”（十进制），“3”两次出现的间隔变为了59，因此可以判断：JR DSM2帧的长度为60字节，帧头为“3”和“18”，转化为十六进制为“0x03”和“0x12”。

接下来，我们回到SPEKTRUM DSM2的原始数据，先进行SPEKTRUM DSM2的通道解析。为了观察并判断数据变化与通道的关系，我们采取的办法是，按顺序拨动通道摇杆，然后观察数据的变化。先从1通道：油门通道开始，其他通道的摇杆保持中立位置，上下拉动油门摇杆。此时可以看到，数据有变化的是帧头后面两个字节的数据，其余字节保持不变。接下来，油门摇杆保持中立，左右拨动2通道“副翼”摇杆，此时可以看到，有变化的两个字节为油门通道字节的后面两个字节。用这种方法进行6个通道的测试，可以得到数据帧的通道对应规则，如下表：

用同样的方法可以测出JR DSM2的帧定义，JR DSM2与SPEKTRUM DSM2在帧定义上是有很大区别的，看下表：

注意：这里的通道编号是从0开始的，即0通道实际上就是我们使用的1通道；帧字节的排序也是从“0”开始，因此最后一个字节的编号为“53”和“59”，总共54和60个字节。

接下来我们先对SPEKTRUM DSM2进行通道数据解码。这里采取的方法是分别分析通道摇杆在三个特殊位置的数据格式，比如，油门摇杆在最高位置、中间位置、最低位置时，分析SPEKTRUM DSM2帧的第2、3字节数据的变化，为便于观察，我们将通道字节数据转换为二进制分析，下面给出4个通道的分析图表：

1-4通道摇杆处于“中立位置”时

1-4通道摇杆处于“一侧极限位置”时：

1-4通道摇杆处于“另一侧极限位置”时：

现在来分析一下油门通道在三个位置的数据。通过观察我们发现：高字节的前6位（最高位第7位—第2位）始终不变，后两位（第1位及第0位）随油门杆的变化而变化；低字节始终跟随油门杆的变化而变化。我们再看看副翼通道的情况：副翼通道也具备与油门通道一样的特性，不同的是：副翼通道高字节数据的第3位和第4位为“01”，始终保持不变。其余通道也具有相同的性质，但俯仰通道的高字节的第3位和第4位为“10”，方向通道高字节的第3位和第4位为“11”，下一通道则第5位至第3位为“100”。通过进制转换（转换为十进制），我们发现这正好是通道的编号，例如油门通道：“00”—0，副翼通道：“01”—1，俯仰通道：“10”—2，方向通道：“11”—3，第4通道：“100”—4，以此类推。

现在来看看剩下的数据位，以油门通道为例来分析。油门杆在中立位时，我们将高字节的最后两位与低字节数据合并，将高字节的最后两位放在前，将低字节放在后，组成一个十位的二进制数据：0111111111，将它转换为十进制得：512；再将油门杆在上和下极限位置时的数据进行组合换算可得：1101011011—859；0010111010

—186。其余通道通过这样的这样的组合换算，也能得到近似的结果，但中立位时都是512。因此，可以得出结论：DSM2的通道输出为：0—1024，中点位置为512。对于JR DSM2数据，也有相同的特性，它相对于SPEKTRUM只是通道数据的位置不同。至此，DSM2总线协议“破解”完成。对比他们的帧定义，我们可以利用帧头的区别来设计程序，自动识别当前接入的DSM2总线是JR的还是SPEKTRUM的。下面给出DSM2总线解析的关键代码：

1. uint8_t DSM2_date[60];
   
2. uint16_t channels[7];
   
3. char DSM2_flag=0;
   
4. 
   
5. 
   
6. void serialEvent2(void)
   
7. {
   
8.   if(Serial2.available()>60)
   
9.   {
   
10.     while(DSM2_flag==0)
    
11.     {
    
12.     DSM2_date[0]=Serial2.read();
    
13.     if(DSM2_date[0]==0x03)
    
14.     {DSM2_flag=1;}
    
15.     }
    
16.    
    
17.     if(DSM2_flag==1)
    
18.     {
    
19.       DSM2_date[1]=Serial2.read();
    
20.       if(DSM2_date[1]==0x03||DSM2_date[1]==0x12)
    
21.          {
    
22.           DSM2_flag=2;
    
23.          
    
24.          }
    
25.    
    
26.       else
    
27.          {
    
28.           DSM2_flag=0;
    
29.          
    
30.           }
    
31.       }
    
32.       if(DSM2_flag==2)
    
33.       {
    
34.         if(DSM2_date[1]==0x03)
    
35.         {
    
36.         for(int i=2;i<54;i++)
    
37.         {
    
38.           DSM2_date[i]=Serial2.read();
    
39.           }
    
40.         }
    
41.         if( DSM2_date[1]==0x12)
    
42.          {
    
43.         for(int i=2;i<60;i++)
    
44.         {
    
45.           DSM2_date[i]=Serial2.read();
    
46.           }
    
47.         }
    
48.         
    
49.         }
    
50.     DSM2_flag=0;   
    
51.     }
    
52.    
    
53. }
    
54. void channels_update()
    
55. {
    
56.   if( DSM2_date[1]==0x03)
    
57.   {
    
58.   channels[0]=((DSM2_date[2]&0x03)<<8)|DSM2_date[3];
    
59.   channels[1]=((DSM2_date[4]&0x03)<<8)|DSM2_date[5];
    
60.   channels[2]=((DSM2_date[6]&0x03)<<8)|DSM2_date[7];
    
61.   channels[3]=((DSM2_date[8]&0x03)<<8)|DSM2_date[9];
    
62.   channels[4]=((DSM2_date[10]&0x03)<<8)|DSM2_date[11];
    
63.   channels[5]=((DSM2_date[12]&0x03)<<8)|DSM2_date[13];
    
64.   channels[6]=((DSM2_date[14]&0x03)<<8)|DSM2_date[15];
    
65.    }
    
66.   if( DSM2_date[1]==0x12)
    
67.   {
    
68.   channels[0]=((DSM2_date[12]&0x03)<<8)|DSM2_date[13];
    
69.   channels[1]=((DSM2_date[2]&0x03)<<8)|DSM2_date[3];
    
70.   channels[2]=((DSM2_date[8]&0x03)<<8)|DSM2_date[9];
    
71.   channels[3]=((DSM2_date[14]&0x03)<<8)|DSM2_date[15];
    
72.   channels[4]=((DSM2_date[6]&0x03)<<8)|DSM2_date[7];
    
73.   channels[5]=((DSM2_date[4]&0x03)<<8)|DSM2_date[5];
    
74.   channels[6]=((DSM2_date[10]&0x03)<<8)|DSM2_date[11];
    
75.   }
    
76. 
    
77.   }
    
78. 
    
79. void channels_display()
    
80. {
    
81.     Serial.print(channels[0]);
    
82.    Serial.print("  ");
    
83.    Serial.print(channels[1]);
    
84.    Serial.print("  ");
    
85.    Serial.print(channels[2]);
    
86.    Serial.print("  ");
    
87.    Serial.print(channels[3]);
    
88.    Serial.print("  ");
    
89.    Serial.print(channels[4]);
    
90.    Serial.print("  ");
    
91.    Serial.print(channels[5]);
    
92.    Serial.print("  ");
    
93.    Serial.println(channels[6]);
    
94. 
    
95.   }
    
96.   
    
97. void setup() {
    
98.    Serial.begin(115200);
    
99.   Serial2.begin(115200);
    
100. 
     
101. }
     
102. 
     
103. void loop() {
     
104. channels_update();
     
105. channels_display();
     
106. 
     
107. }

复制代码

1. 
   

复制代码

g1ydrk