基于CH340的遙控器與PC機接口設計

　　無人機飛行模擬訓練系統是一種對地面操縱人員進行培訓的仿真軟件，它通過在計算機中建立飛行場景和飛機三維模型，由遙控器輸入指令進行驅動控制，從而實現飛機的飛行仿真。模擬訓練具有在無風險、無器材消耗的條件下訓練飛行操縱人員的特點，可以節約大量的訓練經費和訓練時間。在無人機飛行模擬訓練系統的設計過程中，首先要解決的問題是遙控器和計算機之間的通訊，以便把遙控器產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。然而實際的情況是：并口通訊雖然傳輸速度快，但連線多，抗干擾性差，連線不能過長，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，由于USB具有傳輸速率高、支持熱插拔以及即插即用等優點，當前的計算機普遍配置有多個USB口，因此采用USB接口進行通信更簡單高效。

　　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，它主要包括一個脈沖編碼電路和一個高頻發射電路。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，大多數遙控器同時具備這兩種編碼功能，使用時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。編碼電路產生的遙控指令編碼信號一方面送到高頻發射電路，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，對應通道的脈沖低電平寬度會出現變化，也就是下一個脈沖出現的位置會變化，但脈沖串總的周期不變，一直保持20ms。