BetaFlight代码解析（19）— 用户交互系统

本文档概述了 Betaflight 中的用户交互系统。通信对于飞行控制器与外部设备（例如配置器、接收器、发射器、视频系统和 GPS 模块）的交互至关重要。

通信架构概述

Betaflight 的通信架构由多个层组成，使飞行控制器能够通过不同的协议与各种外部设备进行通信。

串口管理

Betaflight通信系统的基础是串口管理器。该组件为不同的硬件串口实现提供统一的接口，并管理端口分配、共享和通信。

串口类型

Betaflight 支持多种类型的串口：

1. UART - 硬件通用异步收发器端口
2. SoftSerial——为UART数量不足的硬件提供的软件实现串口
3. USB VCP - 用于连接计算机的 USB 虚拟 COM 端口

端口配置和共享

串口可以通过端口共享实现多种功能，从而有效利用有限的硬件资源。

通信协议

Betaflight 实现了多种通信协议，用于与外部设备进行通信：

MSP（MultiWii串行协议）

MSP是用于配置和控制的主要协议。它实现了飞行控制器与以下设备之间的通信：

• Betaflight 配置器
• OSD系统
• 需要飞行控制器数据的外部设备

CLI（命令行界面）

CLI 提供了一个基于文本的界面，用于配置和故障排除。可以通过任何配置为 MSP 的串口访问它。

遥测系统

遥测系统将飞行数据传输到无线电接收器和远程显示器。Betaflight 支持多种遥测协议，以适应不同的无线电系统。

数据传输

每种遥测协议都有特定的数据包格式和传输时间表。例如，SmartPort 协议的工作原理如下：

1. 接收方发送轮询请求
2. 飞行控制器以相应的数据做出响应
3. 数据根据协议要求按特定时间间隔传输。

屏幕显示（OSD）

OSD系统允许将飞行数据直接显示在FPV视频画面上。虽然在“屏幕显示（OSD）”一节中有详细介绍，但值得注意的是，OSD与以下组件通信：

1. 飞行控制员收集数据
2. 用于在视频信号上叠加信息的视频发射器
3. 通过 MSP 为数字系统提供高清设备

串口功能

下表列出了 Betaflight 中可用的主要串口功能：

功能	十六进制值	描述
函数_无	0x00	未分配功能
函数_MSP	0x01	MultiWii 串行协议
功能_GPS	0x02	GPS通信
FUNCTION_TELEMETRY_FRSKY_HUB	0x04	FrSky Hub遥测
FUNCTION_TELEMETRY_HOTT	0x08	HoTT遥测
FUNCTION_TELEMETRY_LTM	0x10	轻量级遥测
功能_遥测_智能端口	0x20	SmartPort遥测
FUNCTION_RX_SERIAL	0x40	串行接收器
函数黑盒	0x80	黑匣子飞行日志

串口配置

串口可通过命令行界面 (CLI) 或 Betaflight 配置器进行配置。每个端口可以具有：

1. 唯一标识符
2. 功能掩码（它支持哪些协议）
3. 不同功能的波特率设置

# Example CLI serial port configuration
serial 0 64 115200 57600 0 115200
# Format: serial <id> <functionMask> <msp_baudrate> <gps_baudrate> <telemetry_baudrate> <blackbox_baudrate>

遥测系统详情

遥测技术允许飞行控制器向无线电系统发送数据，无线电系统可以将信息显示给飞行员。遥测管理器初始化所有已配置的遥测协议，检查其状态，并处理数据。

协议初始化和管理

遥测端口共享

遥测功能可以使用专用端口，也可以与其他功能共享端口。启用端口共享后，遥测功能可以：

1. 仅在武装状态下有效
2. 当启用 BOXTELEMETRY 模式时激活
3. 始终处于活动状态（未共享）

该函数telemetryDetermineEnabledState()根据端口共享配置决定是否启用遥测功能。

MSP（MultiWii串行协议）

MSP是配置和控制的主要通信协议。它能够：

1. 通过 Betaflight 配置器进行配置
2. OSD系统用于显示飞行数据
3. 用于读取和写入飞行控制器参数的外部设备

MSP 使用简单的数据包格式：

• $M<请求头，$M>响应头
• 方向（请求/响应）
• 有效载荷大小
• 命令/消息 ID
• 有效载荷数据
• 校验和

通信系统故障排除

常见的沟通问题包括：

1. 端口分配错误：请确保在 Betaflight 配置器中正确分配端口。
2. 波特率不匹配：请检查飞行控制器和外部设备之间的波特率是否匹配。
3. 端口共享冲突：检查端口共享是否导致通信中断
4. 硬件问题：检查线路、连接和硬件功能

结论

Betaflight 的通信系统提供了一个灵活而强大的框架，用于与外部设备进行交互。了解这些系统如何协同工作对于正确配置和排除 Betaflight 安装故障至关重要。