轉載 https://blog.csdn.net/Brendon_Tan/article/details/89854751
STM32 Futaba SBUS協議解析
1. S.BUS
1.1 協議介紹
S.BUS是FUTABA提出的舵機控制總線，全稱Serial Bus，別名S-BUS或SBUS，也稱 Futaba S.BUS。
S.BUS是一個串行通信協議，也是一個數字串行通信接口（單線），適合與飛控連接。它可以連接很多設備，每個設備通過一個HUB與它相連，得到各自的控制信息。
S.BUS可以傳輸16個比例通道和2個數字（bool）通道。其硬件上基於RS232協議，采用TTL電平，但高位取反（負邏輯，低電平為“1”，高電平為“0”），通信波特率為100K（不兼容波特率115200）。
1.2 協議解析
通信接口：USART（TTL）
通信參數：1個起始位+8個數據位+偶校驗位+2個停止位，波特率=100000bit/s,電平邏輯反轉。
通信速率：每14ms（模擬模式）或7ms（高速模式）發送，即數據幀間隔為 11ms（模擬模式）或4ms（高速模式）。
數據幀格式：[1]
字節位 byte1 byte2-23 byte24 byte25
類型 開始字節 通道數據字節（含16個脈寬通道） 標志位字節（含2個數字通道） 結束字節
數據 0x0F 通道數據范圍11Bits = [0,2047] 2個數字通道位+2個狀態位 0x00
byte1:
startbyte = 0000 1111b (0x0F)
byte2-23:
databytes = 22bytes = 22 x 8Bits = 16 x 11Bits(CH1-16)
通道數據低位在前，高位在后，每個數據取11位，具體協議如下：
讀取的databyte值：
byte 2 3 4 5 6 7 etc
內容 12345678 12345678 12345678 12345678 12345678 12345678 etc
轉化后的通道值：
通道 CH01 CH02 CH03 CH04 etc
內容 67812345678 34567812345 81234567812 56781234567 etc
byte24:
Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
含義 數字通道CH17 數字通道CH18 幀丟失位 故障保護激活位 N/A N/A N/A N/A
byte25:
endbyte = 0000 0000b (0x00)
2. 硬件設計
2.1 硬件參數
主控芯片：STM32F103VET6
接收端口：USART2(帶反相電路)
S.BUS設備：walkera RX-SBUS[2]（配DEVO 10遙控器）
2.2 反相電路
由於此芯片串口不帶反相器，我們需要外部搭建反相電路。如果芯片串口內部帶反相器，可以省略此步。反相電路設計如下圖：
J1為4Pin排針，適配S.BUS接口,可5V輸出為SBUS接收機供電。
J1的Pin-4接S.BUS數據發送端，連接一個由NPN三極管構成的反相器，將反相后的信號送入芯片USART2的RXD引腳。
3.程序設計
3.1 數據接收
分析一：根據 1.2 的協議解析，開始字節（0x0F）和結束字節（0x00）都是數據字節中很容易出現的字節，所以不能完全作為數據幀接收開始和結束的標志。
分析二：每個數據幀之間的間隔至少4ms,則可以利用這個空閑時間來接收數據幀。（需要設計一個系統時鍾）
分析三：STM32 USART或UART有空閑中斷，即檢測到總線空閑（無數據傳輸），就產生中斷。
接收程序設計：綜上，利用USART2接收中斷（RXNE）來接收每個字節，利用USART2空閑中斷（IDLE）來判斷數據幀是否接收完畢。
USART2 初始化函數代碼如下：
/**
* @name SBUS_Configuration
* @brief Configure SBUS(Usart2) clock, gpio and nvic:
* SBUS_RX USART2_RX PD6
* @param None
* @retval None
*/
void SBUS_Configuration(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART2, ENABLE);
// 波特率100000 8個數據位 偶校驗位 2個停止位
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 100000;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //注意這里是9個數據長度(8個數據位+偶校驗位)
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_2;
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_Even;
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx;
USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_IDLE, ENABLE);
USART_Cmd(USART2, ENABLE);
}
USART2 中斷函數代碼如下：
uint8_t USART2_RX_BUF[26];
/**
* @name USART2_IRQHandler
* @brief This function handles USART2 Handler
* @param None
* @retval None
*/
void USART2_IRQHandler(void)
{
uint8_t res;
uint8_t clear = 0;
static uint8_t Rx_Sta = 1;
if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
res =USART2->DR;
USART2_RX_BUF[Rx_Sta++] = res;
}
else if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_IDLE) != RESET)
{
clear = USART2->SR;
clear = USART2->DR;
USART2_RX_BUF[0] = Rx_Sta - 1;
Rx_Sta = 1;
}
}
USART2_RX_BUF為接收緩存區，定義為26個字節，第一個字節USART2_RX_BUF[0]為接收到的字節個數，后面為接收到的數據。
USART2_RX_BUF[0]可以作為數據幀字節長度的判斷。
中斷服務函數具體解釋請參考STM32 串口接收不定長字節數據。
3.2 數據處理
直接上代碼：
uint16_t CH[18]; // 通道值
uint8_t rc_flag = 0;
void Sbus_Data_Count(uint8_t *sBusData)
{
tempData[ 0 ] = ( (sBusData[ 2]&0x07) << 8 ) + sBusData[ 1]; //sBus[ 2] low3 + sBus[ 1] low8
tempData[ 1 ] = ( (sBusData[ 3]&0x3F) << 5 ) + (sBusData[ 2] >> 3 ); //sBus[ 3] low6 + sBus[ 2] high5
tempData[ 2 ] = ( (sBusData[ 5]&0x01) << 10) + (sBusData[ 4] << 2 ) + (sBusData[ 3] >> 6); //sBus[ 5] low1 + sBus[ 4] low8 + sBus[ 3] high2
tempData[ 3 ] = ( (sBusData[ 6]&0x0F) << 7 ) + (sBusData[ 5] >> 1 ); //sBus[ 6] low4 + sBus[ 5] high7
tempData[ 4 ] = ( (sBusData[ 7]&0x7F) << 4 ) + (sBusData[ 6] >> 4 ); //sBus[ 7] low7 + sBus[ 6] high4
tempData[ 5 ] = ( (sBusData[ 9]&0x03) << 9 ) + (sBusData[ 8] << 1 ) + (sBusData[ 7] >> 7); //sBus[ 9] low2 + sBus[ 8] low8 + sBus[ 7] high1
tempData[ 6 ] = ( (sBusData[10]&0x1F) << 6 ) + (sBusData[ 9] >> 2 ); //sBus[10] low5 + sBus[ 9] high6
tempData[ 7 ] = ( (sBusData[11]&0xFF) << 3 ) + (sBusData[10] >> 5 ); //sBus[11] low8 + sBus[10] high3
tempData[ 8 ] = ( (sBusData[13]&0x07) << 8 ) + sBusData[12]; //sBus[13] low3 + sBus[12] low8
tempData[ 9 ] = ( (sBusData[14]&0x3F) << 5 ) + (sBusData[13] >> 3 ); //sBus[14] low6 + sBus[13] high5
tempData[ 10 ] = ( (sBusData[16]&0x01) << 10) + (sBusData[15] << 2 ) + (sBusData[14] >> 6); //sBus[16] low1 + sBus[15] low8 + sBus[14] high2
tempData[ 11 ] = ( (sBusData[17]&0x0F) << 7 ) + (sBusData[16] >> 1 ); //sBus[17] low4 + sBus[16] high7
tempData[ 12 ] = ( (sBusData[18]&0x7F) << 4 ) + (sBusData[17] >> 4 ); //sBus[18] low7 + sBus[17] high4
tempData[ 13 ] = ( (sBusData[20]&0x03) << 9 ) + (sBusData[19] << 1 ) + (sBusData[18] >> 7); //sBus[20] low2 + sBus[19] low8 + sBus[18] high1
tempData[ 14 ] = ( (sBusData[21]&0x1F) << 6 ) + (sBusData[20] >> 2 ); //sBus[21] low5 + sBus[20] high6
tempData[ 15 ] = ( (sBusData[22]&0xFF) << 3 ) + (sBusData[21] >> 5 ); //sBus[22] low8 + sBus[21] high3
}
接收到的報文和解析出來的數據如下：
RX：0F E0 03 1F 58 C0 07 16 B0 80 05 2C 60 01 0B F8 C0 07 00 00 00 00 00 03 00
CH: 992 992 352 992 352 352 352 352 352 352 992 992 000 000 000 000
RX：0F 60 01 0B 58 C0 07 66 30 83 19 7C 60 06 1F F8 C0 07 00 00 00 00 00 03 00
CH: 352 352 352 992 1632 1632 1632 992 1632 992 992 992 000 000 000 000
接收的byte24數據並非和協議解析中的一樣，無論斷開遙控器還是連接遙控器，讀取的值都是0x03。
接收機只支持12個通道，所以通道13-16沒有值。
讀取的通道值中間值為992，最大值為1632，最小值為352。
sbus數據轉為 PWM數據
RcData = (uint16_t)(sbusData * 1.2504 + 1761.1) / 2;
4. 最后
提供兩個應用優化方向：
使用DMA+雙緩存器+串口空閑中斷讀取和解析數據，提升MCU的工作效率。
將讀取的通道值轉化成脈寬（0.5-2.5ms）輸出，用來控制模擬信號設備。
本協議解析就寫到這里。