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【无人机】电子速度控制器（ESC）驱动电机，常见的电调协议，PWM协议，Oneshot协议，DShot协议

news 来源：原创 2025/8/16 21:57:03

1、ESCs & 电机

#1.1、ESC 协议 --ESC Protocols

#1.1.1、PWM协议，需要校准

#1.1.2、One Shot 125协议，速率更快

#1.1.3、DShot ，减少延迟，无需校准

#1.1.4、无人机CAN

2、PWM 伺服系统和 ESC（电机控制器）

#2.1、ESC 连接概述

#2.2、电源连接

#固定翼 / VTOL

#多旋翼

#光隔离 ESC

#PX4 配置

#2.3、故障排除

#2.3.1、接地连接，信号接地

#电源连接/光隔离 ESC

#最小值无效

#超时

#有效的脉冲形状、电压和更新速率

3、DShot 电调

#3.1、布线/连接

#3.2、配置

#3.3、ESC 命令

3.3.1、发出第一声电机哔哔声（有助于识别电机）：

3.3.2、检索 ESC 信息（需要遥测，见下文）：

3.3.3、永久反转第一个电机的旋转方向：

#3.4、遥测

4、OneShot 伺服系统和 ESC（电机控制器）

#4.1、概述

#4.2、设置

#布线

#PX4 配置

1、ESCs & 电机

参考：ESCs & Motors | PX4 User Guide (v1.14)

ESCs & Motors | PX4 Guide (v1.15)

许多 PX4 无人机使用无刷电机，由飞行控制器通过电子速度控制器（ESC）驱动。 ESC 从飞行控制器获取信号并使用它来设置控制传递给电机的功率水平。

PX4 支持许多将信号发送到 ESC 的常见协议：PWM ESC、OneShot ESC、DShot ESC、DroneCAN ESC、PCA9685 ESC（通过 I2C）和一些 UART ESC（来自 Yuneec）。

有关更多信息，请参阅：

PWM ESC 和舵机
OneShot ESC 和伺服器
DShot
DroneCAN 电调
ESC 校准
ESC 固件和协议概述（打开新窗口）（oscarliang.com）

下面给出了 PX4 支持的主要 ESC/Servo 协议的高级概述。

#1.1、ESC 协议 --ESC Protocols

#1.1.1、PWM协议，需要校准

PWM ESC 通常用于固定翼飞行器和地面飞行器（需要低延迟的飞行器，如多旋翼飞行器，通常使用 oneshot 或 dshot ESC）。

PWM ESC 使用周期性脉冲进行通信，其中脉冲的宽度表示所需的功率水平。脉冲带宽通常介于 1000uS （零功率）和 2000uS （全功率）之间。信号的周期性帧速率取决于 ESC 的能力，通常在 50Hz 和 490 Hz 之间（对于非常小的“关闭”周期，理论最大值为 500Hz）。速率越高，ESC 越好，尤其是在需要快速响应设定值变化的情况下。对于 PWM 伺服器，50Hz 通常就足够了，而且许多不支持更高的速率。

50HZ，20ms。500HZ，2ms。一个脉冲的带宽在1ms-2ms

除了是一种相对较慢的协议之外，PWM ESC 还需要校准，因为代表低值和高值的范围值可能会有很大差异。与 dshot 和 DroneCAN ESC 不同，它们无法提供有关 ESC（或伺服）状态的遥测和反馈。

设置：

ESC 接线
PX4 配置
ESC 校准

#1.1.2、One Shot 125协议，速率更快

OneShot 125 电调通常比 PWM 电调快得多，因此响应更快，更容易调整。对于多旋翼飞行器，它们比 PWM 更受欢迎（但不如 DShot ESC，后者不需要校准，并且可以提供遥测反馈）。 OneShot 协议有许多变体，它们支持不同的速率。 PX4 仅支持 OneShot 125。

OneShot 125 与 PWM 相同，但使用的脉冲宽度短 8 倍（从 125us 到 250us，从零功率到全功率）。这使得 OneShot 125 ESC 具有更短的占空比/更高的速率。对于 PWM，理论最大值接近 500 Hz，而对于 OneShot，则接近 4 kHz。实际支持的速率取决于所使用的 ESC。

设置：

ESC 接线（与 PWM ESC 相同）
PX4 配置
ESC 校准

#1.1.3、DShot ，减少延迟，无需校准

DShot 是一种数字 ESC 协议，强烈推荐用于可以从减少延迟中受益的车辆，特别是赛车多旋翼飞机、VTOL 车辆等。

它减少了延迟，并且比 PWM 和 OneShot 更强大。此外，它不需要 ESC 校准，某些 ESC 提供遥测，并且您可以调整电机旋转方向

PX4 配置在 Actuator Configuration 中完成。在 UI 中选择更高速率的 DShot ESC 会导致更低的延迟，但较低的速率更稳健（因此更适合具有较长导程的大型飞机）;一些 ESC 仅支持较低的速率（有关信息，请参阅数据表）。

设置：

ESC 接线（与 PWM ESC 相同）
DShot 还包含有关如何发送命令等的信息。

#1.1.4、无人机CAN

当 DroneCAN 是车辆使用的主要总线时，建议使用 DroneCAN ESC。 PX4 实现目前限制为 200Hz 的更新速率。

DroneCAN 与 Dshot 有许多相似的好处，包括高数据速率、长引线上的稳健连接、遥测反馈、无需校准 ESC 本身。

DroneCAN ESC 通过 DroneCAN 总线连接（该链接中介绍了设置和配置）。

2、PWM 伺服系统和 ESC（电机控制器）

参考：

PWM Servos and ESCs (Motor Controllers) | PX4 Guide (v1.15)

PWM Servos and ESCs (Motor Controllers) | PX4 User Guide (v1.14)

本节介绍如何连接基于 PWM 的无刷电机控制器和伺服系统并为其供电。

#2.1、ESC 连接概述

每个 PWM 电子速度控制器（ESC）至少有以下电线：

功率 VBAT（通常为粗和红色）
电源 GND（通常为粗黑色）

在伺服插头上：

PWM 信号（通常为白色或黄色）
GND（通常为黑色或棕色）

伺服插头也可能有一根 +5V 线（通常为红色或橙色）。这根电线的用途及其连接方式取决于特定的 ESC 和车辆类型。

提示

在某些情况下（见下文）不需要 +5V 线路。无需剪断 +5V 线路，您可以轻轻提起该引脚的伺服连接器塑料外壳的锁定片（例如，使用切割刀片或小螺丝刀）并将引脚拉出。用电气隔离胶带将其隔离，并将其粘在伺服电缆上。这使您可以稍后在需要时轻松撤消电线

#2.2、电源连接

始终将 Power VBAT 和 GND 连接到电池，并将 PWM 信号和 GND 从伺服插头连接到电机。

提示

没有不需要连接信号接地的设置！

与 +5V 线（如果有）的连接取决于 ESC/车辆。

#固定翼 / VTOL

在固定翼（或 VTOL）ESC 上，+5V 线路通常提供电池消除电路（BEC）的输出。

这可以连接到 Pixhawk 伺服导轨，用于为襟翼、副翼等的伺服系统提供动力。

注意

从自动驾驶仪的航空电子设备电源为伺服系统或 ESC 供电是不安全的。这也是为什么 Pixhawk 系列飞控不给舵机轨供电的原因（AUX 舵机轨没有通电，电流限制为 1A）。
根据经验，您应该只将一个 BEC 的输出连接到 Pixhawk 伺服导轨。（虽然可以将多个 +5V 输出连接到电源轨，但这取决于 ESC 型号）。

#多旋翼

在多旋翼飞行器上，+5V 线路可能不存在或（如果存在）可能未连接。

多旋翼飞行器通常不需要伺服器，因此不需要为 Pixhawk 伺服导轨供电（电机通常由配电板单独供电）。
将电线连接到伺服导轨没有任何危害（或好处）。
DJI ESC 通常包含此线，但未连接。

#光隔离 ESC

在没有 BEC 的光隔离 ESC 上，可能需要连接 +5V 线并为其供电（以便为 ESC 微控制器供电）。在这种情况下，电线通常会连接到飞控伺服导轨，并且伺服导轨必须由额外的 BEC 供电。

#PX4 配置

PWM 电机和舵机使用 QGroundControl 中的执行器配置屏幕进行配置。

分配输出和基本校准后，您可能希望执行 ESC 校准。

其他 PX4 PWM 配置参数可以在这里找到： PWM 输出。

#2.3、故障排除

Pixhawk 兼容市面上所有的 PWM 电调。如果特定 ESC 无法运行，则表示其连接或配置不正确。

#2.3.1、接地连接，信号接地

检查 ESC 舵机连接器的接地（黑线）是否连接到 Pixhawk（没有没有接地参考的有效接线设置）。

警告

不接地，飞行是不安全的。这是因为对于每个正脉冲（ESC 信号），都需要一个相邻的接地返回路径，以获得干净的信号形状。

下图显示了如果未连接 GND 时信号的噪声有多大。

#电源连接/光隔离 ESC

如果使用不提供 BEC / 电源输出的光隔离电调，请确保电调不需要为光隔离器供电 +5V 线路。

请参阅本页的第一部分说明其他电源连接注意事项。

#最小值无效

一些 ESC 在开机前需要看到一个特殊的低值脉冲（以保护在通电时油门杆处于中间位置的用户）。

PX4 在无人机撤防时发送脉冲，当 ESC 撤防时使 ESC 静音，并确保 ESC 正确初始化。作为执行器配置/测试过程的一部分，确定并设置适当的值（在内部，这些值将每个输出的参数设置为 PWM_MAIN_DISn 和 PWM_AUX_DISn）。

#超时

如果某些 ESC 在通电几秒钟内没有收到有效的低脉冲，它们可能会超时（阻止电机启动）。

PX4 在开机后立即发送空闲/撤防脉冲以停止 ESC 超时。作为执行器配置/测试过程的一部分，确定并设置适当的值（在内部，这些值将每个输出的参数设置为 PWM_MAIN_DISn 和 PWM_AUX_DISn）。

#有效的脉冲形状、电压和更新速率

注意

这应该不是问题，但为了完整性而包括

Pixhawk 使用所有主要品牌（Futaba、Spektrum、FrSky）使用的有源高脉冲。

PWM 接口没有正式标准化，但是，普通的微控制器都使用 TTL 或 CMOS 电压电平。 TTL 定义为 0.8V < 0.8V 和高 > 2.0V，一些制造商使用 2.4V >以获得额外的噪声容限。 CMOS logic 定义为类似的电压电平。成功切换到导通状态不需要 5V 电平。

提示

Futaba、FrSky 和 Spektrum 接收器输出 3.3V 或 3.0V 电压电平，因为它们远高于 2.4V。 Pixhawk 采用了这种常见的行业模式，并在最近的电路板上输出 3.3V 电平。

3、DShot 电调

DShot 是一种替代 ESC 协议，与 PWM 或 OneShot 相比具有多项优势：

减少延迟。
通过校验和提高稳健性。
无需 ESC 校准，因为该协议使用数字编码。
遥测反馈在某些 ESC 上可用/受支持。
可以在需要时通过命令反转电机旋转方向（而不是物理移动电线/重新焊接）。
支持其他有用的命令。

本文介绍如何连接和配置 DShot ESC。

#3.1、布线/连接

DShot ESC 的接线方式与 PWM ESC 相同。唯一的区别是它们只能连接到 FMU，并且通常只能连接到某些引脚子集。

注意

在连接之前，您可能需要检查执行器配置屏幕，以查看控制器上的哪些引脚可用于 DShot！

同时具有 FMU 和 IO 板的 Pixhawk 控制器通常将它们分别标记为（FMU）和（IO）。这些与 Actuator Configuration 屏幕上的和 output 选项卡匹配。对于这些控制器，请将 DShot ESC 连接到端口。AUXMAINPWM AUXPWM MAINAUX

没有 IO 板的控制器通常会将（单个）输出端口标记为，这是您将连接 DShot ESC 的位置。如果没有 IO 的控制器有自己的固件，则 actuator 分配将分配给匹配的输出。但是，如果带/不带 IO 板的硬件使用相同的固件，例如 Pixhawk 4 和 Pixhawk 4 Mini，则在两种情况下使用的执行器分配选项卡是相同的：（即在 “mini” 情况下不匹配端口标签）。MAINPWM MAINPWM AUXMAIN

#3.2、配置

警告

更改 ESC 配置参数前请移除螺旋桨！

在 Actuator Configuration 中为所需的输出启用 DShot。

DShot 有不同的速度选项：DShot150、DShot300、DShot600 和 DShot1200，其中数字表示以千比特/秒为单位的速度。您应该将参数设置为您的 ESC 支持的最高速度（根据其数据表）。

然后连接电池并布防车辆。 ESC 应初始化，电机沿正确方向转动。

如果电机未按正确的方向旋转（对于所选机身），您可以在 UI 中使用 Set Spin Direction 选项反转它们（此选项在您选择 DShot 并分配电机后显示）。您还可以通过发送 ESC 命令来反转电动机。

#3.3、ESC 命令

命令可以通过 MAVLink shell 发送到 ESC。有关支持的命令的完整参考，请参阅此处。

最重要的是：

3.3.1、发出第一声电机哔哔声（有助于识别电机）：
```
dshot beep1 -m 1
```

3.3.2、检索 ESC 信息（需要遥测，见下文）：

nsh> dshot esc_info -m 2
INFO  [dshot] ESC Type: #TEKKO32_4in1#
INFO  [dshot] MCU Serial Number: xxxxxx-xxxxxx-xxxxxx-xxxxxx
INFO  [dshot] Firmware version: 32.60
INFO  [dshot] Rotation Direction: normal
INFO  [dshot] 3D Mode: off
INFO  [dshot] Low voltage Limit: off
INFO  [dshot] Current Limit: off
INFO  [dshot] LED 0: unsupported
INFO  [dshot] LED 1: unsupported
INFO  [dshot] LED 2: unsupported
INFO  [dshot] LED 3: unsupported

3.3.3、永久反转第一个电机的旋转方向：

dshot reverse -m 1  //先输入这行代码，按回车，等待反馈已反转电机的命令dshot save -m 1     //电机反转后，输入这行代码，保存电机转向//对1234号电机进行设置，分别替换为数字1234

#3.4、遥测

一些 ESC 能够将遥测数据发送回飞行控制器，包括：

温度
电压
当前
累积电流消耗
RPM 值

这些 DShot ESC 将有一根额外的遥测线。

要启用此功能（在支持此功能的 ESC 上）：

将所有 ESC 的所有遥测线连接在一起，然后将它们连接到未使用的飞行控制器串行端口上的 RX 引脚之一。
使用 DSHOT_TEL_CFG 在该串行端口上启用遥测。

重新启动后，您可以使用以下方法检查遥测是否正常工作（确保电池已连接）：

dshot esc_info -m 1

提示

您可能需要配置 MOT_POLE_COUNT 才能获得正确的 RPM 值。

提示

并非所有支持 DSHOT 的 ESC 都支持（例如 APD 80F3x），即使支持并启用遥测也是如此。生成的错误为：[esc_info]

ERROR [dshot] No data received. If telemetry is setup correctly, try again.

查看制造商文档以获取确认/详细信息。

4、OneShot 伺服系统和 ESC（电机控制器）

PX4 支持 OneShot 125 ESC（仅限）。它们通常比 PWM ESC 更快、响应更快，但共享相同的布线设置（您需要做的就是设置一些不同的参数）

注意

应尽可能使用 DShot 而不是 OneShot，因为它响应更快、更可靠、不需要校准，并且可能支持遥测。不使用 DShot 的唯一原因是硬件限制（可用的 DShot 引脚不足或使用不支持 DShot 的 ESC）。

#4.1、概述

OneShot 本质上是 PWM 的一个版本，理论上可以快 8 倍。

PWM 和 OneShot 都使用周期性脉冲进行通信，其中脉冲的宽度表示所需的功率水平。

对于 PWM，脉冲长度通常在 1000us（零）和 2000us（全功率）之间，

而对于 OneShot 125，脉冲宽度短 8 倍，范围从 125us（零功率）到 250us（全功率）。

脉冲可以发送的理论最大速率以及响应速度取决于最大脉冲的宽度。对于 PWM，此速率接近 500 Hz，而对于 OneShot，则接近 4 kHz。在实践中，OneShot ESC 的实际最大速率通常在 1 kHz 到 2 kHz 之间，具体取决于所使用的 ESC。

#4.2、设置

#布线

接线与 PWM ESC（和 dshot）完全相同。

#PX4 配置

要启用 OneShot，请在 Actuator Configuration 期间为一组输出选择协议。请注意，输出范围值设置为正常 PWM 范围内的值（名义上为）。这些在内部进行缩放，以输出适合 Oneshot 的脉冲宽度。10002000

然后执行 ESC 校准。

1、ESCs & 电机

#1.1、ESC 协议 --ESC Protocols

#1.1.1、PWM协议，需要校准

#1.1.2、One Shot 125协议，速率更快

#1.1.3、DShot ，减少延迟，无需校准

#1.1.4、无人机CAN

2、PWM 伺服系统和 ESC（电机控制器）

#2.1、ESC 连接概述

#2.2、电源连接

#固定翼 / VTOL

#多旋翼

#光隔离 ESC

#PX4 配置

#2.3、故障 排除

#2.3.1、接地连接，信号接地

#电源连接/光隔离 ESC

#最小值无效

#超时

#有效的脉冲形状、电压和更新速率

3、DShot 电调

#3.1、布线/连接

#3.2、配置

#3.3、ESC 命令

3.3.1、发出第一声电机哔哔声（有助于识别电机）：

3.3.2、检索 ESC 信息（需要遥测，见下文）：

3.3.3、永久反转第一个电机的旋转方向：

#3.4、遥测

4、OneShot 伺服系统和 ESC（电机控制器）

#4.1、概述

#4.2、设置

#布线

#PX4 配置

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#2.3、故障排除