bloc récepteur & télémétrie : S.BUS, Smart Port, F.Port

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

Trois blocs ajoutent la prise en charge de trois protocoles présents sur les récepteurs. Un récepteur traditionnel à sortie PWM se traite directement avec le périphérique Input Capture ou Change Notification : il n’exige pas de bloc spécifique.

S.BUS, Smart Port et F.Port

S.BUS, Smart Port (également appelé S.Port) et F.Port sont trois protocoles disponibles sur les récepteurs RC FrSky et compatibles. Les trois protocoles reposent sur le périphérique UART avec des réglages différents. Chacun remplit un rôle propre :

S.BUS est un protocole unidirectionnel du récepteur vers un équipement externe, qui fournit les valeurs des canaux et le RSSI¹ (c.-à-d. la qualité de la liaison radio).
Smart Port (S.Port) est un protocole bidirectionnel. Le récepteur interroge (ping) les différents capteurs connectés et acquiert les mesures à envoyer par télémétrie à la radiocommande.
F.Port est un protocole bidirectionnel dans lequel le récepteur communique les valeurs des canaux et le RSSI, et obtient les valeurs des capteurs connectés pour les envoyer par télémétrie à la radiocommande.

Les deux protocoles bidirectionnels Smart Port et F.Port utilisent un seul fil pour Tx et Rx. La communication s’effectue en mode half duplex (semi-duplex).

Les récepteurs FrSky existent en deux variantes (modèles livrés avec le Smart Port : x4r, rx4r, x6r, s6r, rx6r, x8r, s8r, xsr, xsr-m, r-xsr …) :

S.Bus & Smart Port (d’origine), disponibles sur deux ports à trois broches distincts
F.Port disponible sur un unique port à trois broches, qui remplace le Smart Port

Un récepteur d’origine possède deux ports : S.BUS et Smart Port. Le passage à un F.Port unique s’effectue en installant un micrologiciel alternatif fourni par FrSky. Ce micrologiciel supprime le port S.BUS et convertit le Smart Port en F.Port.

Réglages UART et mise en œuvre

S.BUS, S.Port et F.Port ont des réglages UART différents, définis dans le tableau :

	Débit (baud)	Duplex	Logique	Parité	Bits de stop	Contrôle de flux
S.BUS	100000	Rx seul	3,3V inversée	paire	2	non
Smart Port	57600	Half	3,3V inversée	aucune	1	non
F.Port	115200	Half	3,3V inversée	aucune	1	non

La mise en œuvre sur dsPIC avec le bloc MPLAB pour Simulink a donné des résultats satisfaisants avec les réglages ci-dessous, définis dans le bloc UART Configuration :

	Mise en œuvre	Taille du tampon	Priorité d’interruption
S.BUS Rx	Circular Buffer	64	5
S.BUS Tx	None	-	-
Smart Port Rx	Circular Buffer	32	5
Smart Port Tx	Circular Buffer	32	6
F.Port Rx	Circular Buffer	32	5
F.Port Tx	Circular Buffer	64	5

Connexion des blocs Simulink S.BUS, Smart Port et F.Port à l’UART Rx & Tx

Les blocs S.Bus, F.Port et Smart Port xxx prennent le flux de sortie du récepteur pour en extraire les valeurs de commande envoyées par la radiocommande. Le flux d’entrée est un vecteur dont la longueur est définie par l’utilisateur. Toutes les valeurs du vecteur n’ont pas à être renseignées. Le bloc utilise le scalaire N, longueur d’entrée, pour savoir combien d’octets du vecteur d’entrée sont des valeurs reçues et doivent être traités. Le vecteur d’entrée du bloc peut recevoir des paquets de données partiels. Le paquet complet du récepteur peut être découpé dans le temps et envoyé au fur et à mesure que le MCU reçoit les valeurs ; ces blocs reconstituent le paquet avant de le traiter.

Protocole S.BUS

Configuration de l’UART :

Seul le canal Rx est utilisé, avec les paramètres suivants :

100 000 bauds/s
Logique Rx inversée (l’état de repos est le niveau bas), 3,3V
Parité paire
2 bits de stop
Pas de contrôle de flux

Rx utilise un Circular Buffer de 64 octets, avec une priorité d’interruption de 5.

Le bloc UART Rx est échantillonné à 1kHz (1ms). La taille du vecteur de sortie, réglée sur « inherited via internal rule », prend la valeur 10 (pas plus de 10 octets ne peuvent être reçus en 1 ms à 100000 bauds/s avec deux bits de stop).

Dans l’interface graphique du bloc S.BUS, on sélectionne les sorties à décoder et la mise à l’échelle de chaque canal décodé.

Interface utilisateur du bloc Simulink S.BUS

Ce bloc Simulink décode le flux d’entrée S.BUS. On choisit la mise à l’échelle de chaque canal RC de sortie.

Schéma du bloc UART Rx connecté au bloc S.BUS.

Schéma de décodage du S.BUS pour un dsPIC

Schéma de centrage et de mise à l’échelle des canaux S.BUS en sortie dans [-1000 1000]

Les valeurs brutes du S.BUS ne sont ni centrées ni mises à l’échelle par une puissance de 2.

Protocole Smart Port

Le Smart Port (S.Port) utilise un UART dont les broches Rx et Tx sont affectées à la même broche, en logique inversée (1 est le niveau haut). Un seul fil est utilisé, en communication half duplex.

Configuration de l’UART :

57600 bauds/s
Half duplex
Logique Rx et Tx inversée (l’état de repos est le niveau bas), 3,3V
Pas de parité
1 bit de stop
Pas de contrôle de flux

Mise en œuvre :

Rx utilise un Circular Buffer de 32 octets, avec une priorité d’interruption de 5.
Tx utilise un Circular Buffer de 32 octets, avec une priorité d’interruption de 6.

Le bloc Smart Port décode les entrées provenant du récepteur et des autres capteurs connectés au bus à un seul fil.

Si une trame de capteur est reçue, elle est décodée et les valeurs sont disponibles en sortie du bloc.

Lorsqu’une requête du récepteur pour un identifiant de capteur est reçue et que cet identifiant est défini dans l’un des blocs Sensor du modèle, le bloc Smart Port génère la trame du capteur avec les dernières valeurs définies dans le bloc Sensor. Le message est envoyé par un bloc UART Tx.

Protocole F.Port

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Configuration de l’UART : Les canaux Rx et Tx sont utilisés. Ils sont affectés à la même broche. L’UART est configuré en half duplex.

115200 bauds/s
Half duplex
Logique Rx et Tx inversée (l’état de repos est le niveau bas), 3,3V
Pas de parité
1 bit de stop
Pas de contrôle de flux

Rx utilise un Circular Buffer de 32 octets, avec une priorité d’interruption de 5.

Tx utilise un Circular Buffer de 64 octets, avec une priorité d’interruption de 5.

Ressources

Les protocoles FrSky ne sont pas toujours documentés. Les sites web suivants ont contribué à la compréhension des différents protocoles :

Received Signal Strength Indicator (indicateur de puissance du signal reçu) ↩︎

bloc Sensor

Mon, 01 Jan 0001 00:00:00 +0000

Le bloc ajoute un « paquet » capteur à transmettre à un récepteur par le Smart Port ou le F.Port. Le récepteur envoie le paquet de télémétrie à la radiocommande (RC). Le modèle Simulink doit par conséquent comporter soit un bloc Smart Port, soit un bloc F.Port.

Chaque bloc Sensor déclare la référence du capteur, composée des deux paramètres PhysId et {Address+Offset}. La valeur du capteur est fournie par l’entrée du bloc sous la forme d’un tableau de 4 octets. Plusieurs instances du bloc Sensor peuvent être ajoutées dans un modèle. Deux instances peuvent avoir la même référence de capteur, ce qui convient à un capteur qui envoie plusieurs paquets de valeurs différentes (voir le capteur FrSky FVLSS ou GPS).

Chaque instance du bloc ajoute un tampon de 4 octets qui stocke la valeur du capteur, mise à jour à l’exécution du bloc. Le temps d’échantillonnage du bloc définit la cadence de mise à jour du tampon interne.

Le comportement diffère entre les protocoles Smart Port et F.Port :

Comportement avec le Smart Port

Le récepteur interroge (ping) l’électronique connectée au Smart Port pour une référence de capteur donnée. Lorsqu’un capteur donné est interrogé, il doit répondre en fournissant ses 4 octets de valeur dans un délai de 3 ms.

Si plusieurs instances du bloc Sensor utilisent la même référence de capteur (PhysId, Address+Offset), les paquets de données de chaque bloc sont envoyés les uns après les autres.

Si un identifiant de capteur donné est interrogé deux fois sans que son bloc (aucun de ses blocs, s’il y en a plusieurs) n’ait été mis à jour entre-temps, le même contenu est renvoyé.
Si un bloc Sensor est mis à jour alors que son contenu précédent n’a pas encore été envoyé, la mise à jour est sans effet et la nouvelle valeur est perdue.

Comportement avec le F.Port

Le contrôleur unique connecté au F.Port envoie une valeur de capteur à chaque paquet de canaux RC reçu. Le capteur à envoyer dépend uniquement du contrôleur, qui peut envoyer un capteur quelconque.

Chaque mise à jour d’un bloc Sensor ajoute le capteur dans une file FIFO de demandes d’envoi de capteurs. Une seule demande par instance de bloc Sensor peut être présente dans cette FIFO.

Si un bloc Sensor est mis à jour alors que sa valeur précédente n’a pas encore été envoyée, c’est-à-dire que sa demande d’envoi est toujours dans la FIFO, la mise à jour est sans effet et la nouvelle valeur est perdue.

Contrairement au Smart Port, un capteur ne peut pas être envoyé deux fois sans avoir été mis à jour entre-temps, car le capteur est placé dans la FIFO des demandes d’envoi au moment de sa mise à jour.

pour le capteur correspondant La cadence de mise à jour du bloc est choisie par l’utilisateur final. dont la valeur sera envoyée au récepteur. Le récepteur envoie ensuite l’identifiant du capteur et les valeurs correspondantes à la radiocommande par télémétrie.

La communication avec le récepteur peut utiliser soit le Smart Port, soit le F.Port.

Le PhyId du capteur, l’APPID et la variante d’offset d’APPID sont définis dans le bloc. Le champ PRIM doit être positionné à 0X10 pour un capteur. L’unité de la valeur du capteur est définie dans le bloc. L’entrée du bloc est le codage sur 4 octets de la valeur du capteur.

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