基于CH340的遙控器與PC機接口設計

　　無(wú)人機飛行模擬訓練系統是一種對地面操縱人員進(jìn)行培訓的仿真軟件，它通過(guò)在計算機中建立飛行場(chǎng)景和飛機三維模型，由遙控器輸入指令進(jìn)行驅動(dòng)控制，從而實(shí)現飛機的飛行仿真。模擬訓練具有在無(wú)風(fēng)險、無(wú)器材消耗的條件下訓練飛行操縱人員的特點(diǎn)，可以節約大量的訓練經(jīng)費和訓練時(shí)間。在無(wú)人機飛行模擬訓練系統的設計過(guò)程中，首先要解決的問(wèn)題是遙控器和計算機之間的通訊，以便把遙控器產(chǎn)生的遙控指令送到計算機中。由于遙控器本身不帶USB口，不能和計算機直接相連，因此需要設計USB接口電路完成通訊功能。

　　1 硬件設計

　　從理論上來(lái)講，遙控器與PC機的連接可以設計成并口、串口、USB口等多種連接方式，并可以根據不同的連接方式設計相應的接口電路。然而實(shí)際的情況是：并口通訊雖然傳輸速度快，但連線(xiàn)多，抗干擾性差，連線(xiàn)不能過(guò)長(cháng)，操縱使用不便;RS232串口通訊使用方便，傳輸距離也較遠，但目前的PC機卻很少再設計有232串口，因此串口方式的使用也受到了限制。同時(shí)，由于USB具有傳輸速率高、支持熱插拔以及即插即用等優(yōu)點(diǎn)，當前的計算機普遍配置有多個(gè)USB口，因此采用USB接口進(jìn)行通信更簡(jiǎn)單高效。

　　USB接口電路的硬件結構如圖1所示，它主要由信號調理電路、控制單片機、USB接口模塊組成。

　　1.1 遙控器及指令編碼格式

　　無(wú)人機飛行模擬訓練系統所使用的遙控器是通用的Futaba 4通道遙控器，其外形如圖2-a所示，它主要包括一個(gè)脈沖編碼電路和一個(gè)高頻發(fā)射電路。脈沖編碼指的是以不同的脈沖數目、脈沖寬度、脈沖位置或者不同的脈沖組合來(lái)代表不同的控制指令的編碼方式。目前使用的遙控器編碼方式主要有PPM和PCM兩種，大多數遙控器同時(shí)具備這兩種編碼功能，使用時(shí)可根據需要選取其中一種。操縱器背面一般都設有教練口，如圖2-b所示。編碼電路產(chǎn)生的遙控指令編碼信號一方面送到高頻發(fā)射電路，一方面還送到教練口輸出，因此教練口送出的也是PPM或PCM信號。

　　相比較PCM編碼而言，PPM編碼更具有一定的規律性，因此系統設計中選擇的是對PPM編碼的指令格式進(jìn)行處理。以4通道的遙控器為例，PPM編碼格式的脈沖波形如圖3所示。

　　圖中為一組4通道的脈沖串，其脈沖串寬度為20ms，共由5個(gè)脈沖組成，它所攜帶的信息是各通道PWM信號的占空比，其中1通道1.5ms，2通道1.5ms，3通道1ms，4通道2ms。當操縱相應通道的操縱桿時(shí)，對應通道的脈沖低電平寬度會(huì )出現變化，也就是下一個(gè)脈沖出現的位置會(huì )變化，但脈沖串總的周期不變，一直保持20ms。