MTO1804无刷电机引发的悲惨经历之一：起底神秘的无名电调

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这个无刷电机、电调背后的知识着实繁复。设想中的学习过程是，“初极狭，才通人，复前行，豁然开朗，便至桃花源”。然而现实中是，爬出来一个坑，又掉进一个更大的坑，不禁感叹学海无涯回头是岸，乃至现在打字记录时，满纸辛酸泪。

首先感谢DFRobot论坛的活动以及小77，电机拿到手之后对比我之前的XXD C2312-13T无刷电机，发现真的很小。另外看到其他坛友的发帖，有的说CW也有说CCW，说明一些小概念也很模糊。这里就以探究神秘无名电调真面目为主线，和大家整理分享一下最近学了点啥。
电机对比
CW
硬件列表：

  • DF MOT1804无刷电机+电调
  • 富斯FS-T6遥控器（日本手）+R6B接收机接收机 / 富斯FS-i6x遥控器（美国手）+FS-RX2A Pro V1迷你接收机
  • 3S 2200mAh 锂聚合物电池

1、基础知识

这俩就不写了，分享下视频，大家都讲得比我好。

1.1 什么是无刷电机

1.2 什么是电子调速器

2、产品解读

我们来到DFRobot这款无刷电机的产品页面，首先来看看无刷电机本体，主要参数包括如下：

  1. CW和CCW

    表示电动机的运转方向，前者表示ClockWise 由输出轴侧观看呈顺时针方向(正转), 后者表示CounterClockWise 逆时针方向(反转) ,当然有些电机写的CW/CCW，代表正反转都可以。不过我们知道无刷电机可以很方便的调整转向，那么为什么要标CW、CCW呢？其实主要是和自紧螺帽有关系，按标记方向旋转可以防止螺帽转松。同样可以根据拧螺丝的方法分辨电机是CW还是CCW，即同向松，反向紧。Via，

  2. 1804

    指的是内定子直径18mm，高度4mm。那么我的C2312无刷电机就是23mm*12mm，所以知道之后看到型号就明白大约有多大，比我的无刷电机小

  3. KV值：2480

    我的电机KV值是980，它的定义是施加1v电压空载转速2200rpm，KV值越高转速越高，使用小浆；KV低转速低，扭力大，使用大桨

  4. 轴直径：M5

    注意买合适的桨，还要注意桨的正反，标R的是反桨。

  5. 最大连续电流（A）: 5A

    代表正常工作时电流，另外电机卡住时的电流要比这大

  6. 供电为2~3S

    代表支持2-3块锂聚合物电池串联作为供电，也就是11.1v(3.7*3)

再来看看电调。

  1. 连续电流：20A

    对应上面的电机最大连续电流，峰值电流：25A，一般能维持10s，表示电机卡住时的电流。

  2. NO BEC

    有的电调内置分电功能，可以从电池供电里分出5v供电给飞控乃至其他设备使用（接收机、GPS等），因为他们无法直接使用电池的高电压。带BEC的有三条线，没有的有两条线（黑GND，白SIG）。

  3. 输入电压：2~4S的电池

3、简单测试

由于不知道电调的型号，我们用一般的方法来测试一下是否可用。首先将电调和电机焊接好，我这里测试过了，并排三条线焊上去(注意套热缩管)是正转，所以大家调换任意两条线的位置就行了，当然最好自己先试试再焊接。因为不知道具体使用的什么电调，所以使用通用的接线方式，以我的Hobbywing Xrotor 20A为例，接线方式如下：

两部遥控器，T6为日本手，油门在右；i6x为美国手，油门在左。油门不会自动回中

多针脚接收机的接法，一些迷你接收机一般只有3根线，就得通过飞控来测试了

Caution

  1. 接收机使用5v供电，不需要和11.1v锂电池共地（因为那根可恶的鳄鱼线纠结了我很久），随便找个5v输出给接收机就行，我这里是从APM飞控里引出来的5v供电
  2. 电调的信号线接到CH3上，也就是遥控器油门通道，黑色接地，白色接信号
  3. 电调需要接上无刷电机才会有声音，说个冷知识，上电后发出的嘀嘀声是由电机发出而不是电调发出的，原理就是无刷电机的线圈和磁铁形成一个“喇叭”，具体可以参考这篇文章《How does an ESC make my motor beep?》，所以我们也能看到有人控制多个无刷电机奏乐。

这里专门把这根黑色鳄鱼线拉出来批判，插电无反应，我排查了两天都没想到是它，因为之前没弄过，不知道，还想过共地什么的，但根本就是因为这条线是断路的！！！卡了我那么久，头都想秃了。

上电之后，会听到一阵音乐，然后把遥控器的油门慢慢上推，就会看到电机转起来了。上推不会回中的那个摇杆就是油门。

4、无名电调

ok，我们知道，一般的电调都需要油门校准，有些还支持编程，但是这块电调外面就是热缩管包着，没有标品牌型号，也不知道参数和说明书，这样就不能改造也不能安全使用了。那咋办嘛，问问客服，然后客服表示我也不知道啊。

所以黑衣电调到底是何方神圣？虽然剪开热缩管可以一探究竟，然而想想拔掉外套有点变态而且不美观，那有没有不剪开的情况下通过软件的方法鉴定它的身份呢？我们来挑战一下，想想不拆马甲就可以看电脑内存颗粒的软件Thaiphoon Burner，我们也应该可以通过软件的方法揭开谜底。下面化身面无表情的打字记录机器。

4.1 找出电调软件代理人

飞控告诉电调要做什么，电调控制电机完成相应动作，电调也是一个单片机，有它的操作系统(firmware 固件)，折腾路由器刷各种系统的肯定熟悉这个。电调固件可以通过某种协议和外界交互，相当于电机和外界的中间代理人，我们首先调查调查一般啥人能当代理，有什么路子能和这位代理大哥搭上话。

4.2 电调常见固件

电调固件决定电调的性能、通讯协议以及交互界面，常见的固件包括以下几种：

  • BLHeli
  • BLHeli_S
  • BLHeli_32
  • SimonK
  • 其他厂商专用固件

SimonK和BLHeli是两个最早的开源固件，后来SimonK久未更新，2015年之后基本市面上就是用的BLHeli固件了。后来随着软硬件的发展，出现了第2代BLHeli_S和第3代BLHeli_32固件。除了这两者之外，有些电调厂家也有自己的专有闭源固件。Via

BLHeli一般是Atmel和SiLabs的8051单片机，BLHeli_S使用SiLbas的BB1和BB2芯片，后面会讲；BLHeli_32使用32bit的芯片，性能那是强了很多。不过目前市面上仍然有很多采用8bit芯片的电调，主要是便宜而且核心功能都有。

However there are still many 8-bit ESC’s on the market, because they still offer the key features such as RPM filter, DShot support, 48KHz Mode and so on, for a much more affordable price. For a lot of people, that’s enough.

4.3 验证假设

我们首先假设DF的电调是采用BLHeli，然后去验证是不是，一般的固件都会提供相关交互工具，我们放狗一搜，来到了BLHeli的github项目主页，继而了解到有一个软件叫做BLHeliSuite，可以刷新升级、配置电调固件。进入下载页面，看到Windows下有两个版本：16和32，先都下载回来。

后续通过这篇文章了解到，BLHeli和BLHeli_S适用8bit处理器，使用BLHeliSuite16714902；BLHeli_32适用ARM 32bit处理器，使用BLHeliSuite32_32711。我们的DF电机电调比较新，盲猜其电调使用的是ARM 32bit的处理器，打开软件：

两眼一抹黑，有点厉害。愣着干啥啊，赶紧想想办法，看看咋用的。噼里啪啦一阵敲，你猜怎么着，还真让我找到法子了。

4.3.1 PassThough

《HOW TO CONNECT/FLASH BLHELI_32 ESC VIA FC PASSTHROUGH》，这种方法称作PASSTHROUGH，通过安装有CleanFight、BetaFight系统的飞控来与电调交互。那么啥是BetaFight呢？带着疑问点开了BetaFight的官网：

于是几天过去了，增长了很多知识。它诞生自CleanFIght固件，是一款支持STM32芯片的飞控系统，但是翻了翻自己的开发板库，有STM32F411，Nucleo-F767ZI，STM32F103，但是都不在官方支持列表里，自己编译移植又怕进坑，看着自己手里基于Arduino Mega装载Ardupilot系统的APM2.8飞控板，留下了落后的眼泪。

此路不通，再寻别径。

4.3.2 1-Wire

除了通过飞控的PassThough方式外，还有一种使用Arduino做编程器的方法，但是用于老BLHeli固件的，不知道Arm 32的电调能不能行，死马当活马医呗，万一赌对了呢，单车变摩托。好，开始整活。

我先拿我之前的电调做实验，型号是Hobbywing Xrotor 20A，考虑比较老，使用的BLHeliSuite16，方式差不多，积累经验。幸运的是在软件目录里的Manuals\BLHeli supported SiLabs ESCs.pdf文件中发现支持我的电调，基于SiLabs的芯片。

escs

首先使用Arduino Uno（其他大多数Arduino板也行）连接到电脑，识别后选中Arduino的接口，如下图设置：

bs16set

【因为不知道使用的什么芯片，BD23都可以试试】

Caution

  • 一定要选择正确的Arduino接口，示例中Uno、Nano、Mega成功，我先前使用基于Duemilanove的SeeedDuino失败，换成基于Uno的DFRduino成功
  • Arudino BLHeli Bootloader和Arduino 4way-inface理论上都可以成功，我用的4way，按钮右边的B、D、2、3对应菜单栏中的Select ATMEL/SILABS Interface。
  • 在ESC Setup标签中线选择正确的Interface（参上），和正确的Arduino接口，然后点击Connect，再点Check
  • 根据Manuals\BLHeliSuite 4w-if interfaces pinout.pdf,将电调的白色Sig线接到Uno的D11，黑色的Gnd接Uno的地线
  • 连接的时候一般先插信号线，后插电源线，断开连接的时候则先拔电源线，再拔信号线。
  • 电调由3s锂电池供电，不用和Arduino共地。

pinout

然后失败了。没识别出来，我不记得当时有没有用那根黑色的鳄鱼线了，反正我又自闭了，又头秃了，又放空了一段时间。

关于共地的测试

我又回来了，越挫越勇，这两天一直寻思着是不是电调和Arduino要共地，因为之前使用LN298N直流电机驱动的时候要共地。于是掏出来DF家的DC-DC 降压模块，接线上电一气呵成，伴随着一股青烟扶摇直上，电调的sig线接头也变形了，赶紧断开，继续自闭。注意动力锂电池电流很高，爆炸很危险!!!

transform

关于接不接电机

我之前不接电机的，没有响，也不知道软件识没识别电调，因为以为是电调发出的嘀嘀嘀，所以一直以为失败的，后来才知道声音是接上电机发出的声音。

4.4 久旱逢甘霖

琢磨着要不试试DF的电调吧，换个心情，既然换心情，就把电机接上去。打开BLHeliSuite32，制作设置界面差不多，4-way固件选哪个都可以，我用的Multi。接线上电一气呵成，一如既往没有识别，但是这个电调上电有声。有戏！总不会是8bit的电调吧？？？竟然真的是8bit的电调，BLHeliSuite16识别如图：

感动的眼泪都要出来了。平复一下激动的心情，定睛一看，没有电调的牌子，只有G-H-30字样，使用BLHeli_S 16.5的固件。至此我们终于揭开了黑衣电调的第一层面纱，G-H-30啥意思呢？

First letter is the hardware configuration of the ESC; the second letter, H for BB2 MCU and L for BB1 MCU; the last numbers are the dead-time value.

——Via

G我没整明白啥意思，H搞懂了，代表BB2芯片，BLHeli_S支持两个芯片，都是SiLabs的，性能较之前的芯片有极大提升：

  • BusyBee1 (EFM8BB10F8)，24MHz, motor speed up to 350k eRPM
  • BusyBee2 (EFM8BB21F16) ，50MHz, motor speed up to 500k eRPM

采用BLHEli_S的电调较之前的软硬件改进可以参考这里，具体的芯片规格参考这里。虽然不是最新的Arm32电调，现在的电调也不错，性价比高，但是我在这里绕了好大一圈，一直在用BLHeliSuite32，肯定识别不了。

Dead-time Value死区时间，我不懂，请大佬来讲讲。

4.4.1 更上一层楼

现在我们获得了新信息：G-H-30，BLHeli_S ，BB2，下一步以以下关键字搜索：ESC G-H-30，找到了几个产品：

  • Aikon SEFM 20A | 固件、大小、供电等不符，排除
  • DYS XS20A | 东阳创新科技出品的，A_H_70排除

结合DFRobot产品页面的线索：

主要关注电调的布局(芯片位置、信号线位置)，尺寸重量、电流、输入电压等参数，最终找到如下产品：

  • [Sunrise Cicada v2 20A]香港旭日科技出品
  • Racerstar RS20A V2 | 和上面的外观、参数很像

最后确定二者采用G-H-30固件。但是电调板信号线位置能对上，芯片形状位置对不上，仔细一看电调实物，原来DFRobot产品介绍页面的示意图是错的。。。实物布局和上述两款电调一致。感觉离真相越来越近了。

【RS20A电调布局图】

好在Cicaca电调介绍页面有使用说明书(英文版和中文版清晰度不一样什么鬼)，结合油门校准声音和对照前面看到的电调参数默认值，我现在有99%的把握确定就是这两款电调的黑衣定制款。

【默认参数】

【校准音调】

4.5 电调优化 （TBD...）

4.5.1 参数修改

  • 遥控器调参
  • 软件调参

4.5.2 升级固件

  • Main: Intended for helicopter main motor
  • Tail: Intended for helicopter tail motor
  • Multi: Intended for multirotor motors

4.5.3 综合优化

  1. 启用DShot协议 | Betafight Needed
  2. 开启RPM Filter功能 | Custom Firmware
  3. 开启48MHz PWM | Custom Fireware
  4. 优化丢失报警声音

小结

回头看来，个人水平学识有限，走了太多弯路，写下来贻笑大方，无奈自己记性不好，这里于人于己留个笔记。

posted @ 2020-04-26 12:47  思兼  阅读(3510)  评论(0)  编辑  收藏  举报