原標(biāo)題：無人機(jī)的六種動力驅(qū)動及常用接口

無人機(jī)的六種動力驅(qū)動及常用接口分別介紹如下：

六種動力驅(qū)動

1. 鋰電池：大多數(shù)無人機(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，十分耗時費力。

2. 氫燃料電池：新型電池，氫燃料電池代替鋰電池，可以支持無人機(jī)連續(xù)運轉(zhuǎn)兩個小時左右，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)化成動力，幾乎可以支持無人機(jī)一直工作，但造價高昂，難度較高，應(yīng)用較少。

4. 太陽能發(fā)電：利用太陽能發(fā)電的無人機(jī)通常同時安裝了鋰電池和太陽能電池，有陽光時就可利用太陽能提供飛行動力，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)電可支持無人機(jī)以100千米每小時的速度飛行1小時，但噪音大且存在安全隱患，因為無人機(jī)內(nèi)有可燃?xì)怏w，工業(yè)級和消費級應(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人機(jī)永久地運轉(zhuǎn)，也可以加快無人機(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，無法完成遠(yuǎn)距離飛行，主要應(yīng)用于工業(yè)級無人機(jī)。例如，洲際通航的MD4-1000雪雁無人機(jī)，就有24小時系留供電系統(tǒng)，可以用于警用安防應(yīng)用，如大型展會的空中安全巡邏。

常用接口

1. PWM：單線信號，周期發(fā)送正脈沖，變化脈寬作為傳遞信息的方式，一個針腳傳遞一個通道，往往搭配地線和電源線可控制一個舵機(jī)或一個電調(diào)，是無人機(jī)或航模入門第一個需要了解的接口。優(yōu)點是簡單、穩(wěn)定傳輸一個可量變的信號，缺陷是速度低。目前常見的標(biāo)準(zhǔn)是50Hz，也有300Hz至400Hz的。

2. PPM：PWM的升級版，每個信號周期變?yōu)榘l(fā)送一組多個脈寬的組合，來同時傳遞多個通道的變化信息。早期也被用于遙控器無線電信號和航模模擬器信號，現(xiàn)在多用于接收機(jī)與飛控連接，帶有PPM信號輸出的接收機(jī)很多，是無人機(jī)入門必配。優(yōu)點是穩(wěn)定傳輸多個通道，缺點是速度更慢。

3. S.BUS：日本遙控器廠商FUTABA設(shè)計的用單通道數(shù)字信號傳輸多通道信息的協(xié)議，只有一個信號針腳和一個基準(zhǔn)地線，支持HUB擴(kuò)展多個舵機(jī)和電調(diào)連接在一個信號源上，所以S.BUS其實是一種總線，原理是變化的串口協(xié)議。優(yōu)點是純數(shù)字信號，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，只有0和1兩種狀態(tài)，存在于飛控某些針腳用于自動控制相機(jī)快門和農(nóng)藥噴頭。優(yōu)點是可靠，缺點是信息量極小，浪費資源且沒有校驗等功能。

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

• TTL：基本信號，常見三針用法，一個針用于信號輸入叫RX，一針用于信號輸出叫TX，另一針為信號基準(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，而且會帶很多個，用于連接多個設(shè)備（比如GPS模塊、數(shù)傳、WIFI模塊等），PIXHAWK飛控有5個。TTL信號的電壓較低，經(jīng)驗上不適合1米以上的長距離傳輸。

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

• 422：RX和TX每個針腳都變?yōu)檎?fù)電壓的一對信號線同時跳變，干擾信號被巧妙的抵消，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，使用一對正負(fù)電壓的信號線既發(fā)又收，但是需要額外一個信號控制收發(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設(shè)備，但是收發(fā)、片選、仲裁、校驗等都需要寫程序協(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)計和專門的時鐘線，每個SPI擁有4個腳（主入從出MISO、主出從入MOSI、時鐘CLK和地線）。主設(shè)備負(fù)責(zé)管理信息、時鐘同步和所有設(shè)備通信，一路SPI可以連接多個設(shè)備，但是必須每個帶有片選。因為有時鐘線，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，擁有三根信號線（信號、時鐘和地線）。也是采用主從設(shè)計、帶有時鐘的同步設(shè)計，但是信號線需要承擔(dān)多個設(shè)備輸入輸出，由主設(shè)備來管理。I2C上所有設(shè)備都自帶一個地址（或叫標(biāo)簽），主設(shè)備用這個地址來識別設(shè)備。在飛控中用來連接重要性不太高的眾多設(shè)備，如指示燈、磁羅盤、空速計、超聲波測距儀、激光測距儀等。

3. CAN：最早為汽車設(shè)計的總線接口，傳輸?shù)氖遣罘中盘?，抗干擾性能超強(qiáng)，專門用于大干擾環(huán)境設(shè)備間多個遠(yuǎn)距離傳輸。只有H和L兩個信號線，所有設(shè)備都連接在上面，總線芯片負(fù)責(zé)仲裁。這其實是無人機(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，使用方式就是測量電壓。目前飛控用來測量電壓、電流，這種方式成本較低，在小型無人機(jī)上還可以使用。另外，一些距離探測設(shè)備還在用，比如空速計和超聲波測距儀。

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HUB連接多個設(shè)備，可以說是一種完美接口。但是其協(xié)議過于復(fù)雜，編程工作量極大，接口連接形式容易導(dǎo)致問題，必須使用專用線材，且不能超過2米。在飛控上主要用來地面進(jìn)行調(diào)試、讀寫參數(shù)等地面操作。

綜上所述，無人機(jī)的動力驅(qū)動和常用接口多種多樣，每種都有其獨特的優(yōu)點和適用場景。在選擇時，需要根據(jù)無人機(jī)的具體需求和應(yīng)用場景進(jìn)行綜合考慮。