基礎知識

電調

• ESC代表電子速度控制器，簡稱為電調。電調從飛行控制器接收油門信號，并以所需速度驅動無刷電機。
  

電調固件

• 電調固件是在每個電調上運行的軟件，它確定電調的性能，支持的協議以及可以使用的配置接口。電調可以使用的固件取決于硬件。
• SimonK：最古老的兩種開源電調固件之一，已經過時不再更新。
• BLHeli：最古老的兩種開源電調固件之一，由于其廣泛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。專門為具有Busybee處理器的電調開發。
• BLHeli_32：第三代和最新一代BLHeli固件。專門為32位電調編寫，不再開源。

電調處理器

• 市場上大多數電調使用ATMEL、Silabs和ARM的處理器。不同的處理器具有不同的規格和功能，并且受不同的固件支持。
• 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于通信的語言，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。作用是將主電池組的電壓降壓到5V輸出。
• 通常內置在電調中，消除了為5V電子設備供電所需的單獨電池的麻煩。

BLHeliSuite

手冊

• BLHeliSuite的手冊位于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：適配器的制作和使用
  • 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板上用于Atmel/SiLabs電調的BLHeliSuite的4w-if的引腳配置
  • BLHeliSuite 4w-if protocol.pdf：用于Atmel/SiLabs電調的BLHeliSuite的4w-if的通信協議
    

適配器

首次刷新電調固件

• SiLabs MCUs電調支持以下適配器
  • Arduinos：使用SILABS C2 (4way-if)接口。初次使用Arduinos作為適配器時需要對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電調支持以下適配器
  • Arduinos：使用ATMEL ISP Interface (AVRDude) 接口。初次使用Arduinos作為適配器時需要對Arduinos進行編程燒錄。
  • USBasp：使用ATMEL ISP Interface (AVRDude) 接口。

刷新電調引導程序

• 刷新電調引導程序為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作為適配器時需要對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作為適配器時需要對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
  

操作說明

前期準備

1. 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。
2. 下載BLHeliSuite，一般下載BLHeliSuite16714902.zip即可。
3. 根據電調外觀和信息，查閱手冊BLHeli supported xx ESCs.pdf 以確定電調型號。或者根據電調PCB確定電調的主控芯片型號。
4. 根據電調的主控芯片型號，查閱手冊BLHeli programming adapters.pdf以確定需要用到的適配器和接口，以及適配器的制作方法。
5. 根據所使用的適配器和所需操作使用的接口，查閱手冊BLHeliSuite 4w-if interfaces pinout.pdf 以確定引腳連接。

制作適配器

1. 連接適配器和電腦，打開BLHeliSuite。
2. 點擊Make interfaces標簽頁。
3. 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。
   
4. 點擊OK，選擇最后一個文件后點擊打開。
5. 點擊Yes。
   
6. 等待燒錄Arduino，出現Arduino flashed sucsessfully by Avrdude表示已成功將Arduino Nano燒錄為適配器。點擊OK。
   

連接電調

1. 連接適配器和電調（VCC GND C2D C2CK）。
   
2. 點擊Select ATMEL/SILABS Interface選擇SILABS C2 (4way-if)接口。
   
3. 點擊SiLabs ESC Setup標簽頁。
4. 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。
   
5. 出現setup read successfully表示已成功連接到電調并讀取到電調的參數。點擊OK。

刷新固件

1. 點擊Flash BLHeli
2. 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。
   
3. 點擊Yes。
   
4. 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

1. 點擊ESC Setup選擇Save Setup to ini file 以備份電調當前的參數。
   
2. 修改電調參數。降低啟動功率，降低電調輸出的PWM頻率，開啟低轉速功率保護。
   
3. 點擊Write setup將參數寫入電調。

• 多軸編程參數表
  

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

  英文參數	中文參數	參數說明
  Startup power	啟動功率	啟動時允許的最大功率，實際的功率取決于油門的輸入。
  Motor timing	電機進角	通常設置中進角即適用于大部分電機，但如果電機運轉不順暢時,可以嘗試改變進角。
  Demag compensation	消磁補償	防止電機換向后消磁時間過長而引起的電機停轉。補償值越高，保護越好。但補償值太高，會降低最大功率。
  Motor direction	電機轉向	在雙向模式下，油門中點為零點，中點以上為正轉,中點以下為反轉。
  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。如果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。以便于找回丟失的飛行器。
  Beacon delay	信標延遲	設置信標開始發出之前的延時。
  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。中位油門只用于雙向模式。正常情況下， 油門信號值在1000us-2000us之間。 對于其他數值輸入信號， 則需要做相應比例換算。
  Temperature protection	溫度保護	溫度保護閥值可以設置為80℃-140℃。
  Low RPM power protect	低轉速功率保護	禁用可以保證低KV電機在低電壓運行時實現全功率。但是禁用后會加劇同步丟失的風險，導致燒壞電機。
  Brake on stop	停車制動	在通電狀態，零油門時會有剎車功能。如果油門沒有零點，此項設置無效。
  Closed Loop Mode	閉環模式	設置控制環的運行速度范圍。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。控制從速度誤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。控制從積分速度誤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。僅適用于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	增加電機PWM關閉周期的長度。減少在PWM頻率等于電機換向頻率的諧波的轉速區域中的問題，并且可以減少達到全油門的步進。不適用于閉環模式。
  PWM Frequency/Damped	PWM頻率/阻尼	設置電調輸出的PWM頻率。高PWM頻率約為20kHz，低PWM頻率約為8kHz，輕阻尼模式始終使用高pwm頻率。低頻率PWM減小了到滿功率的步進。輕阻尼模式會增加電機的損耗，從而加快減速速度。
  Enable PWM Input	啟用PWM輸入	如果禁用，則僅接受1-2ms 脈寬的PPM和 OneShot125(125-250us)作為有效輸入信號。啟用后支持1kHz，2kHz，4kHz，8kHz和12kHz 的PWM輸入信號。
  Input Polarity	輸入極性	用于反轉油門。與提供負PWM的接收器一起使用。使用PPM輸入時，必須將其設置為正。

注意事項

• 據說電調名稱所寫的FVT Littlebee 20A并不是真實型號，升級固件可能導致電調燒毀。
• 電調在驅動電機運轉前需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. 當油門減小到零時， 發出一聲高音。 表示解鎖信號序列結束。
     
• SILABS電調接口標號為A、B、C、D，Atmel電調接口標號為1、2、3、4、5、X。通過接口所對應的標號，可以在Make interfaces界面方便快捷的得知需要制作的適配器。
• 在使用Arduino Nano w/ ATmega328P作為適配器時。如果Arduino Nano使用的是舊版的引導程序，波特率設置為57600；如果Arduino Nano使用的是新版的引導程序，波特率設置為115200。
  

參考資料

• FPV無人機ESC購買指南-Oscar Liang
• ESC固件和協議概述-Oscar Liang
• 直流無刷電機工作原理
• 無刷電機和電子調速器(ESC)是如何工作的
• PPM信號介紹
• Arduino 開發板介紹及對比
• 用arduino uno R3做Blheli編程適配器編程航模電調
• BLHeli無刷電調固件燒寫及調參(解決電機低速抖動及正反轉)
• BLHeli無刷電調 調參介紹 某寶八元電調
• 懶人免焊接傻瓜包會從零開始給電調刷BLHELI固件
• MTO1804無刷電機引發的悲慘經歷之二：電調固件刷新與優化

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