Kurzantwort
DroneCAN ist ein digitales Zwei-Draht-Busprotokoll, das es Flugcontrollern ermöglicht, mit mehreren Peripheriegeräten gleichzeitig zu kommunizieren, indem Befehle gesendet und Telemetriedaten über ein gemeinsam genutztes Kabel empfangen werden. PWM sendet ein analoges Signal pro Draht ohne Rückmeldung. Für alles, was über einen grundlegenden Quadrocopter hinausgeht, ist DroneCAN die bessere Wahl.
Was ist PWM?
PWM (Pulsweitenmodulation) ist seit Beginn des Hobbys die Standardmethode zur Steuerung von Motoren und Servos in Drohnen. Der Flugcontroller sendet eine Reihe elektrischer Impulse über ein Kabel, und die Breite jedes Impulses teilt dem ESC oder Servo mit, was zu tun ist. Ein Impuls von 1000 Mikrosekunden bedeutet minimale Drosselung; 2000 Mikrosekunden bedeuten maximale Drosselung.
Das Problem ist, dass jedes Signal einen eigenen Draht benötigt. Ein Quadrocopter benötigt vier Signalkabel vom Flugcontroller zu seinen ESCs. Ein Oktokopter benötigt acht. Die Kommunikation ist unidirektional: Der FC sendet Befehle, aber die ESCs können keine Rückmeldung geben. Wenn ein Motor überhitzt oder übermäßigen Strom zieht, hat der Flugcontroller keine Ahnung.
Was ist DroneCAN?
DroneCAN ist ein leichtgewichtiges Protokoll, das auf dem CAN-Bus-Standard basiert (der gleichen Technologie, die in Autos und der Industrieautomation verwendet wird). Es verwendet nur zwei Drähte, CAN_H und CAN_L, in einer differentiellen Signalisierungsanordnung, die sehr widerstandsfähig gegen elektrische Störungen ist.
Jedes Gerät am Bus erhält eine eindeutige Knoten-ID. Geräte werden in Reihe geschaltet, anstatt einzeln zum FC zurückverdrahtet zu werden. Die Kommunikation ist bidirektional: Der Flugcontroller sendet Befehle, und Peripheriegeräte melden Telemetriedaten wie Drehzahl, Temperatur, Spannung, Strom und Fehlerzustände zurück.
DroneCAN begann als Fortsetzung von UAVCAN v0, nachdem die Community beschlossen hatte, sich abzuspalten, anstatt die bahnbrechenden Änderungen in UAVCAN v1 zu übernehmen. Sowohl ArduPilot als auch PX4 unterstützen es als ihr primäres CAN-Protokoll.
PWM vs. DroneCAN: Die Hauptunterschiede
| Merkmal | PWM | DroneCAN |
|---|---|---|
| Signaltyp | Analoger Impuls | Digitale Differenz |
| Verkabelung (8 Motoren) | 8 Signalkabel | 2 gemeinsam genutzte Kabel |
| Telemetrie | Keine | Drehzahl, Temperatur, Strom, Spannung |
| Fehlererkennung | Keine | CRC + automatische Wiederholung |
| Max. Geräte | Begrenzt durch FC-Pins | Bis zu 127 Knoten |
| Richtung | Unidirektional | Bidirektional |
Wann welches Protokoll verwenden?
PWM ist immer noch sinnvoll für Racing-FPV-Quads und einfache Konstruktionen. DShot und Oneshot (digitale Varianten von PWM) sind schnell, haben eine geringe Latenz und sind einfach einzurichten. Wenn Sie vier Motoren haben und keine ESC-Telemetrie benötigen, erledigt PWM die Arbeit mit minimalem Aufwand.
DroneCAN glänzt bei größeren Konstruktionen: Hexacopter, Octocopter, Starrflügler-Drohnen und alles, was kommerziell oder für Langstreckenmissionen eingesetzt wird. Allein die Vereinfachung der Verkabelung ist ein großer Vorteil. Die Möglichkeit, die Temperatur und den Stromverbrauch jedes ESCs in Echtzeit zu überwachen, verhindert Ausfälle, bevor sie auftreten.
Wenn Sie auf Pixhawk mit ArduPilot oder PX4 aufbauen, werden DroneCAN-Peripheriegeräte direkt angeschlossen. GPS-Module, Kompasse, Fluggeschwindigkeitssensoren und Leistungsmodule sind alle als DroneCAN-Varianten erhältlich. Zum Routen eines DroneCAN-Busses zu mehreren Platinen sorgt ein DroneCAN-Sternsplitter für Ordnung in der Verkabelung, während ein DroneCAN-Breakout-Board es Ihnen ermöglicht, vorhandene PWM-ESCs in einem CAN-fähigen Aufbau zu verwenden. Stöbern Sie in diesen und weiteren Produkten in unserer Hersteller-Kollektion.
Ein reales Beispiel: PM08-CAN Power Module
Das PM08-CAN 14S 200A von Holybro zeigt, was DroneCAN ermöglicht. Es verarbeitet 2S bis 14S Eingangsspannung (7V bis 60,9V), misst bis zu 200A Dauerstrom und meldet Spannung, Strom und Temperatur über den CAN-Bus an den Flugcontroller zurück. Es bietet außerdem zwei unabhängige 5V BEC-Ausgänge und kann Firmware-Updates empfangen, ohne physisch mit einem Computer verbunden zu sein.
All diese Telemetrie wäre über PWM nicht möglich. Dieselbe Platine wie ein PWM-Leistungsmodul könnte die Spannung melden, aber Strommessung, Temperaturüberwachung und Remote-Firmware-Flash erfordern alle den bidirektionalen Datenkanal, den DroneCAN bietet.
Für einen tieferen Einblick, wie Flugcontroller verschiedene Protokolle handhaben, lesen Sie unseren Leitfaden zu was ein Flugcontroller ist und was er tut.
FAQ
F: Kann ich PWM und DroneCAN auf derselben Drohne mischen?
A: Ja. Die meisten Flugcontroller unterstützen beide gleichzeitig. Sie können DroneCAN für Ihr Leistungsmodul und GPS verwenden, während Sie PWM (DShot) für Ihre Motor-ESCs beibehalten.
F: Ist DroneCAN dasselbe wie UAVCAN?
A: DroneCAN ist eine Abspaltung von UAVCAN v0. Als UAVCAN v1 bahnbrechende Änderungen einführte, entwickelte die Drohnen-Community v0 unter dem Namen DroneCAN weiter. Die beiden Protokolle sind nicht kompatibel.
F: Benötige ich einen speziellen Flugcontroller für DroneCAN?
A: Der Flugcontroller benötigt einen CAN-Bus-Port. Die meisten Pixhawk-kompatiblen Boards haben einen. Wenn Sie unsicher sind, überprüfen Sie die Spezifikationen Ihres spezifischen Flugcontrollers.