DSHOT laidu — kaip bitai keliauja

calendar Jul 13, 2026 · 6 min read · fpv dshot esc protocol bluejay blheli bidirectional gcr erpm  ·
Share on: linkedin copy

DSHOT yra skaitmeninis FC-į-ESC protokolas. Kiekvieną PID kilpą skrydžio kontroleris siunčia fiksuoto ilgio freimą su throttle verte plius checksum'a; bidirectional režime ESC atsako tuo pačiu laidu savo elektriniu RPM. Čia — byte lygio vaizdas, kas realiai keliauja signalo laidu (taip, žinau, skristi jam nereikia, bet man buvo per daug įdomu, kad neišsiaiškinčiau). Apie tuning pusę (RPM filter, notch'ai) žr. DSHOT and RPM Filter.

Fizinis sluoksnis — bitas yra high laikas

DSHOT nėra UART. Kiekvienas bitas užima fiksuotą slotą; ar tai 1, ar 0, sprendžiama pagal tai, kiek ilgai linija laikosi high tame slote. 1 laikosi high dvigubai ilgiau nei 0.

Kadangi kiekvienas bito slotas yra to paties pločio, freimas visada yra tiksliai 16 × bit_period, nepriklausomai nuo throttle — ir imtuvas gali nuskaityti kiekvieną bitą pagal vieną kylantį-tada-krentantį kraštą.

ProtocolBitrateT1H (µs)T0H (µs)Bit (µs)Frame (µs)
DSHOT150150 kbit/s5.002.506.67106.72
DSHOT300300 kbit/s2.501.253.3353.28
DSHOT600600 kbit/s1.250.6251.6726.72
DSHOT12001200 kbit/s0.6250.3130.8313.28

T1H yra high laikas, skaitomas kaip 1; T0H — high laikas, skaitomas kaip 0. Skaičius pavadinime yra grynas bitrate.

Freimo struktūra

Kiekvienas freimas yra 16 bitų, siunčiamas MSB pirma (kairiausias bitas pirmas laidu):

  • 11 bitų throttle — 2048 vertės. 0 = disarmed, 1–47 = specialios komandos, 48–2047 = 2000 naudojamų throttle žingsnių.
  • 1 bito telemetrijos užklausa — prašo ESC siųsti klasikinę telemetriją atskiru telemetrijos laidu (nesusiję su bidirectional DSHOT).
  • 4 bitų CRC — checksum'a per prieš tai einančius 12 bitų.

Checksum'a

CRC skaičiuojama per 12 bitų vertę (throttle pastumtas aukštyn vienu, OR'intas su telemetrijos bitu):

1crc = (value ^ (value >> 4) ^ (value >> 8)) & 0x0F

Pavyzdys su skaičiais — throttle 1046 (pusė throttle), telemetrijos bitas nulinis, tad 12 bitų vertė yra 100000101100:

1value  = 100000101100
2>> 4   = 000010000010
3^      = 100010101110
4>> 8   = 000000001000
5^      = 100010100110
6& 0x0F = 000000000110   → CRC = 0110

16 bitų laidu tampa 1000001011000110.

Specialios komandos (throttle 1–47)

Vertės žemiau 48 yra komandos, ne throttle. Dauguma jų vykdomos tik kol motoras sustojęs, o kelias reikia kartoti (paprastai 6×), kad vienas iškraipytas freimas negalėtų jų sutrigerinti.

VertėKomandaPastaba
0Motoro stop—
1–5Beep 1–5palauk ~260 ms
7 / 8Sukimosi kryptis 1 / 2siųsk 6×
9 / 103D režimas off / onsiųsk 6×
12Išsaugoti nustatymussiųsk 6×, palauk 35 ms
13/14Extended telemetry on / offsiųsk 6× (EDT)
20/21Sukimosi kryptis normal / reversedsiųsk 6×
22–29LED 0–3 on / off—

Būtent taip veikia Configurator'io Reverse motor direction mygtukas — jis siunčia komandą 20 arba 21 šešis kartus; ESC ją įsimena. Tam nėra jokio set kintamojo.

Arming

ESC nepriims realaus throttle, kol nepamatys eilės disarm freimų. Bluejay, pavyzdžiui, reikalauja maždaug 300 ms 0 komandų, kol paliks disarmed būseną — todėl ką tik įjungtas kvadras akimirką ignoruoja throttle.

Freimų dažnis vs PID kilpa

FC nespamina freimų; jis išleidžia tiksliai po vieną per PID kilpos iteraciją, užrakintą prie kilpos dažnio. Tad kilpos dažnis nustato reikalingą DSHOT greitį, o ne atvirkščiai:

  • 8 kHz kilpa → freimas kas 125 µs → DSHOT300 (53 µs/freimas) su kaupu užtenka.
  • 32 kHz kilpa → freimas kas 31.25 µs → reikia DSHOT600, kad freimas tilptų.

Sukti greitesnį DSHOT nei tavo kilpai reikia savaime nieko neduoda.

Bidirectional DSHOT

Bidirectional (dar vadinamas inverted) DSHOT yra tai, kas maitina RPM filter. Palyginti su paprastu DSHOT, keičiasi du dalykai:

  1. Linija apversta — idle high, impulsai low (1 = ilgas low, 0 = trumpas low). Tai ESC ženklas atsakyti su eRPM. Reikia DSHOT300 arba greitesnio.
  1. CRC apversta — ta pati matematika, komplementuota prieš maskavimą:
1crc = (~(value ^ (value >> 4) ^ (value >> 8))) & 0x0F

Kai FC baigia savo freimą, jis atleidžia liniją ir klausosi; ESC varo tą patį laidą atgal. Yra fiksuotas ~30 µs apsisukimas linijos krypčiai, DMA ir timeriams perjungti — nepriklausomas nuo DSHOT greičio. Kadangi atsakas seka po kiekvienos komandos, pasiekiamas freimų dažnis maždaug perpus mažesnis.

sequenceDiagram
    participant FC as Flight Controller
    participant ESC
    FC->>ESC: throttle frame (inverted, inverted CRC)
    Note over FC,ESC: ~30 µs line turnaround
    ESC-->>FC: eRPM telemetry (GCR, same wire)
    Note over FC,ESC: repeats every PID loop

eRPM telemetrijos freimas

Atsakas vėl yra 16 bitų, bet išdėstytas kitaip:

12 bitų payload'as yra mažytis slankiojo kablelio skaičius: 9 bitų period base, pastumtas kairėn 3 bitų eksponente, duoda motoro elektrinį komutacijos periodą mikrosekundėmis. CRC čia naudoja neapverstą formulę ir siunčiama neapversta.

Periodą konvertuok į RPM:

1eperiod_us = period_base << exponent
2eRPM       = 60,000,000 / eperiod_us
3RPM        = eRPM / pole_pairs        # 14-pole motor → 7 pairs

Pavyzdys — eperiod = 500 µs → eRPM = 120,000 → ant 14-pole motoro ≈ 17,140 RPM. Betaflight būtent tai daro kiekvienam motorui, tada stato RPM-filter notch'us ant RPM / 60 Hz ir jų harmonikų.

Kodėl atsakas yra GCR koduotas

ESC nesiunčia tų 16 bitų žaliavos. Siųsti juos kaip DSHOT stiliaus impulsus atgal pasirodė per daug jittery, tad atsakas yra GCR (Group-Coded Recording) koduotas — tas pats triukas, naudojamas floppy/tape įrenginių, kad garantuotų dažnus perėjimus patikimam clock atkūrimui.

1 žingsnis — nibble mapping (16 → 20 bitų). Kiekvienas 4 bitų nibble mapinamas į 5 bitų kodą:

Nibble0123456789ABCDEF
5-bit191B12131D1516171A090A0B1E0D0E0F
116-bit:  1000 0010 1100 0110
2nibbles:   x8   x2   xC   x6
3mapped:   1A   12   1E   16
420-bit:  11010 10010 11110 10110

2 žingsnis — perėjimų kodavimas (20 → 21 bitas). 20 bitų GCR paverčiamas 21 bito lygio seka, kuri prasideda 0: GCR 1 perjungia išėjimo lygį, GCR 0 jį palaiko. Tai perpus sumažina kraštų skaičių laide, dar labiau nukertant jitter.

21 bitas išeina neapverstas 5/4 × DSHOT bitrate greičiu (tad DSHOT600 → 750 kbit/s).

Dekodavimas (FC pusėje) yra viena instrukcija — atsuk perėjimų kodavimą:

1gcr = value ^ (value >> 1)

tada apversk nibble lentelę ir ištrauk periodą.

Extended DSHOT Telemetry (EDT)

eRPM float turi perteklinių koduočių (tas pats periodas gali būti užrašytas skirtingomis eksponentės/mantisės poromis). Bluejay/BLHeli_32/AM32 tuo naudojasi: visada normalizuodami eRPM vienu būdu, freimas formos eee 0mmmmmmmm niekada negali atsirasti natūraliai — tad kai FC pamato tokį, jis skaito jį kaip tipizuotą telemetrijos paketą:

1pppp mmmmmmmm      # 4-bit type, 8-bit value

Tipai apima temperatūrą (0x02), įtampą (0x04, 0.25 V/žingsnis), srovę (0x06) ir debug/state laukus. Tai grąžina temperatūrą, įtampą ir srovę atgal be jokio papildomo laido, retkarčiais įterpta taip, kad netrukdytų RPM filtravimui. Įjunk jį specialiomis komandomis 13/14.

Ką tai reiškia praktikoje

  • Kiekvienas throttle atnaujinimas turi checksum'ą — triukšmas laide aptinkamas, o ne tyliai nuskraidinamas.
  • Bidirectional DSHOT yra request/response vienu laidu — tas 30 µs apsisukimas plius atsakas yra kodėl freimų dažnis maždaug perpus sumažėja, tad aukšti kilpos dažniai nori DSHOT600.
  • eRPM yra periodas, ne RPM — FC jį apverčia ir dalija iš pole pairs; supainiok pole skaičių, ir RPM filter seks ne tą dažnį (nekaltink filtro — jis tik daro, ką liepei). Žr. Betaflight Tuning Math dėl notch išdėstymo ir FPV Terminology dėl akronimų.

Related Snippets