技术领域
[0001] 本
申请涉及无人机技术领域，具体而言，涉及舵机驱动器、舵机驱动方法和
无人飞行器。
背景技术
[0002] 随着无人飞行器技术的不断发展，无人飞行器所执行的任务越来越复杂、多样，使得无人飞行器搭载设备数量增多。
[0003]
现有技术中，舵机控制
信号是
电压模方波信号，其抗干扰能
力较差，有被无线电设备干扰的
风险，从而损害飞行器的安全；同时，无人飞行器的飞行
姿态操作系统通常利用飞控与多个舵机驱动器电连接以使不同的舵机驱动器驱动不同的舵机运行，不仅导致航电设备布线较为复杂，电磁环境恶劣，还存在舵机驱动器的利用率的问题。
发明内容
[0004] 为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种舵机驱动器、舵机驱动方法和无人飞行器。
[0005] 第一方面，本发明
实施例提供一种舵机驱动器，用于驱动多个舵机，所述舵机驱动器包括：CAN总线
接口、
控制器以及多个驱动
电路，所述控制器与所述CAN总线接口及所述多个驱动电路电连接，所述多个驱动电路与所述多个舵机一一对应；
[0006] 所述CAN总线接口用于接收飞控传输的舵机控制报文，并将所述舵机控制报文传输至所述控制器，其中，所述舵机控制报文包括所述多个舵机中的目标舵机的舵机标识码以及舵机控制指令；
[0007] 所述控制器用于根据所述舵机控制指令生成PWM
控制信号，并基于所述舵机标识码向与所述目标舵机对应的所述驱动电路发送所述PWM控制信号，以驱动所述目标舵机运行。
[0008] 在可选的实施方式中，所述舵机驱动器还包括多个
电流检测电路，所述多个电流检测电路与所述控制器电连接，所述多个电流检测电路与所述多个舵机一一对应；
[0009] 每个所述电流检测电路均用于检测对应的所述舵机的作动电流信息，并将所述作动电流信息传输至所述控制器；
[0010] 所述控制器还用于通过所述CAN总线接口向所述飞控发送接收到的所述作动电流信息。
[0011] 在可选的实施方式中，所述舵机驱动器还包括降压模
块，所述降压模块与所述多个电流检测电路电连接；
[0012] 所述降压模块用于将接收到的输入电压转换为工作电压；
[0013] 所述降压模块还用于将所述工作电压通过所述多个电流检测电路传输至所述多个舵机，以为所述多个舵机供电。
[0014] 在可选的实施方式中，所述舵机驱动器包括第一
电路板，所述降压模块集成于所述第一电路板。
[0015] 在可选的实施方式中，所述舵机驱动器还包括第二电路板及连接件，所述第二电路板通过所述连接件与所述第一电路板连接，所述CAN总线接口、所述控制器、所述多个驱动电路以及所述多个电流检测电路均集成于所述第二电路板。
[0016] 在可选的实施方式中，所述舵机驱动器还包括多个导电柱，所述多个导电柱的一端与所述第一电路板连接，所述多个导电柱的另一端与所述第二电路板连接，所述多个导电柱的一端与所述降压模块电连接，所述多个导电柱的另一端所述多个电流检测电路电连接。
[0017] 在可选的实施方式中，所述第一电路板及所述第二电路板上均开设有安装孔，所述连接件的两端分别位于所述第一电路板的安装孔及所述第二电路板的安装孔内。
[0018] 第二方面，本发明实施例提供一种舵机驱动方法，应用于前述实施方式中任意一项所述的舵机驱动器的控制器，所述方法包括：
[0019] 接收CAN总线接口转发的舵机控制报文，其中，所述舵机控制报文包括目标舵机的舵机标识码以及舵机控制指令；
[0020] 根据所述舵机控制指令生成PWM控制信号；
[0021] 基于所述舵机标识码向与所述目标舵机对应的驱动电路发送所述PWM控制信号，以驱动所述目标舵机运行。
[0022] 第三方面，本发明实施例提供一种无人飞行器，所述无人飞行器包括飞控、多个舵机以及如前述实施方式任意一项所述的舵机驱动器，所述飞控与每个所述舵机驱动器的CAN总线接口电连接，所述舵机驱动器与所述多个舵机电连接。
[0023] 在可选的实施方式中，所述无人飞行器还包括机载动力电源，所述机载动力电源与所述舵机驱动器的降压模块电连接。
[0024] 相对于现有技术而言，本申请提供的舵机驱动器，包括：CAN总线接口、控制器以及多个驱动电路，控制器与CAN总线接口及多个驱动电路电连接，多个驱动电路与多个舵机一一对应，CAN总线接口用于接收飞控传输的舵机控制报文，并将舵机控制报文传输至控制器，其中，舵机控制报文包括目标舵机的舵机标识码以及舵机控制指令，控制器用于根据舵机控制指令生成PWM控制信号，并基于舵机标识码向与目标舵机对应的驱动电路发送PWM控制信号，以驱动目标舵机运行。由于是通过CAN总线取代电压模脉冲宽度调制作为控制
信号传输方式，降低了舵机受其它大功率用电设备或无线电设备干扰的风险，提高飞行安全性；同时，以CAN总线取代点对点的信号传输方式，减少航电布线复杂性；此外，一个舵机驱动器可以同时控制多个舵机，有效增加了舵机驱动器的利用率，达到节约成本的效果。
附图说明
[0025] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0026] 图1为本发明提供的舵机驱动器的电路结构
框图。
[0027] 图2为本发明提供的舵机驱动器的结构示意图。
[0028] 图3为本发明提供的无人飞行器的结构示意图。
[0029] 图4为本发明提供的舵机驱动方法的
流程图。
[0030] 图标：100-舵机驱动器；110-CAN总线接口；120-控制器；130-驱动电路；140-降压模块；150-电流检测电路；160-第一电路板；170-第二电路板；180-导电柱。
具体实施方式
[0031] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0032] 因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的
选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0033] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0034] 在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0035] 现有技术中，舵机控制信号是电压模方波信号，其电压幅值通常不超过舵机电源(4.8V～6V)，抗
电磁干扰能力有限，因而在信号传输距离较远的大展弦比飞机上，或搭载有大功率无线电设备的飞机上，舵机有被无线电设备干扰的风险。同时，舵机使用外置去
电池电路(Ultra Battery Elimination Circuit，UBEC)供电，UBEC的输入与输出共地，即舵机控制信号与动力电源共地，从而舵机控制信号会被经由动力电源地传输的噪声影响，加之舵机控制信号幅值低，抗干扰能力有限，舵机有被其它大功率用电设备干扰的风险。
[0036] 有鉴于此，本发明提供了一种舵机驱动器、舵机驱动方法和无人飞行器，以解决上述问题。
[0037] 第一实施例
[0038] 请参阅图1，为本发明提供的舵机驱动器100的电路结构框图。该舵机驱动器100包括CAN总线接口110、控制器120、多个驱动电路130、降压模块140以及多个电流检测电路150。述控制器120与CAN总线接口110、多个驱动电路130以及多个电流检测电路150电连接，降压模块140与多个电流检测电路150电连接。
[0039] 其中，CAN总线接口110用于与CAN总线连接，以接收飞控传输的舵机控制报文，并将舵机控制报文传输至控制器120。
[0040] 需要说明的是，该CAN总线接口110可以为实现ISO11898标准CAN协议的物理层的接口电路。
[0041] 其中，舵机控制报文包括目标舵机的舵机标识码以及舵机控制指令。该舵机标识码用以识别需要控制的舵机，即目标舵机；舵机控制指令用以控制目标舵机做出相应的动作。
[0042] 每个驱动电路130均可与一个舵机电连接，用于在控制器120的控制下驱动对应的舵机运行。
[0043] 具体地，驱动电路130可以对PWM控制信号进行电平转换以及对PWM控制信号的发出进行使能，从而驱动对应的舵机运行。
[0044] 在一种可选的实施方式中，驱动电路130可以采用SN74LVC1T45或SN74LVC2T45型电压转换芯片实现。
[0045] 需要说明的是，驱动电路130与控制器120之间的通信方式可以但不仅限于两线式
串行总线(Inter-Integrated Circuit，I2C)、串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)、通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)等。
[0046] 每个电流检测电路150均可与一个舵机电连接，用于检测对应的舵机的作动电流信息，并将作动电流信息传输至控制器120。
[0047] 该作动电流信息可表征舵机当前的运行状态，从而电流检测电路150检测到对应舵机的作动电流信息后，便传输至控制器120，以使控制器120通过CAN总线接口110向飞控发送该作动电流信息，以便飞控确认无人飞行器的姿态。
[0048] 同样地，电流检测电路150与控制器120之间的通信方式可以但不仅限于I2C、SPI或是UART等。
[0049] 在一种可选的实施方式中，电流检测电路150可以采用INA226电流/功率型芯片实现。
[0050] 控制器120用于根据舵机控制指令生成PWM控制信号，并基于舵机标识码向与目标舵机对应的驱动电路130发送PWM控制信号，以驱动目标舵机运行。
[0051] 实际上，舵机控制报文还包括报头、消息标识码以及校验码。当CAN总线接口110检测到CAN总线上有报文时，会向控制器120发送中断信号，由控制器120根据报头和校验码是否收到有效消息，然后根据消息标识码判断接收到的报文是否为舵机控制报文，若确定接收到的报文为舵机控制报文，才会根据舵机控制指令生成PWM控制信号。
[0052] 需要说明的是，控制器120可以根据舵机控制指令计算占空比，然后基于该占空比生成PWM控制信号，从而向目标舵机对应的驱动电路130发送该PWM控制信号。
[0053] 控制器120还用于通过CAN总线接口110向飞控发送接收到的作动电流信息。
[0054] 通过向飞控发送接收到的作动电流信息，使无人飞行器的姿态控制系统形成闭环，提高了操作的可靠性。
[0055] 在一种可选的实施方式中，该控制器120可以为STM32F405 ARM
单片机。当然，在其他实施方式中，该控制器120可以根据用户的具体需求选用不同处理芯片等。
[0056] 降压模块140用于将接收到的输入电压转换为工作电压，并将工作电压通过多个电流检测电路150传输至多个舵机，以为多个舵机供电。
[0057] 可以理解地，降压模块140是一种UBEC，其可以为舵机和舵机驱动器100的部分电路供电。
[0058] 在一种可选的实施方式中，舵机驱动器100包括的CAN总线接口110、控制器120、多个驱动电路130、降压模块140以及多个电流检测电路150的分布示意图可如图2所示。
[0059] 其中，降压模块140集成于第一电路板160，CAN总线接口110、控制器120、多个驱动电路130以及多个电流检测电路150均集成于第二电路板170。此外，第二电路板170通过连接件与第一电路板160连接。
[0060] 在一种可选的实施方式中，第一电路板160及第二电路板170的四周均开设有安装孔，通过连接件与安装孔的配合，可固定第一电路板160与第二电路板170的相对
位置。
[0061] 此外，舵机驱动器100还包括多个导电柱180，多个导电柱180的一端与第一电路板160连接，多个导电柱180的另一端与第二电路板170连接，多个导电柱180的一端与降压模块140电连接，多个导电柱180的另一端多个电流检测电路150电连接。
[0062] 通过设置导电柱180，可将降压模块140提供的电压通过电流检测电路150传输至舵机，从而为舵机供电。在一种可选的实施方式中，该导电柱180为金属柱。
[0063] 第二实施例
[0064] 本发明提供了一种无人飞行器，无人飞行器包括飞控、多个舵机、机载动力电源以及第一实施例提供的舵机驱动器100，飞控与每个舵机驱动器100的CAN总线接口110电连接，舵机驱动器100与多个舵机电连接，机载动力电源与舵机驱动器100的降压模块140电连接。
[0065] 也即，在一种可选的实施方式中，无人飞行器可以只包含一个舵机驱动器100，并由该舵机驱动器100驱动无人飞行器包括的所有舵机运行。
[0066] 但实际上，若在大展弦比飞机的飞机上也利用一个舵机驱动器100驱动所有舵机运行，可能会导致布线较为复杂。因而，在另一种可选的实施方式中，无人飞行器也可以包括多个舵机驱动器100，而每个舵机驱动器100则可与多个舵机中的至少一个舵机电连接，以驱动该舵机运行。
[0067] 如图3所示，无人飞行器可包括1号舵机、2号舵机、3号舵机、4号舵机、1号舵机驱动器、2号舵机驱动器以及3号舵机驱动器。其中，1号舵机、2号舵机、3号舵机、4号舵机分别用于控制无人飞行器左侧副翼、右侧副翼、垂尾以及平尾的姿态；其中1号舵机驱动器与1号舵机电连接，2号舵机驱动器与2号舵机电连接，3号舵机驱动器与3号舵机、4号舵机电连接。
[0068] 以控制4号舵机为例，说明整个控制过程。首先，飞控生成舵机控制报文，并将该舵机控制报文广播至CAN总线；但此时只有3号舵机驱动器能接收到舵机控制报文，并根据舵机控制报文包括的舵机标识码确定目标舵机，然后根据舵机控制指令生成PWM控制信号，并基于舵机标识码向与4号舵机电对应的驱动电路130发送PWM控制信号，以驱动4号舵机电运行。
[0069] 第三实施例
[0070] 本发明提供了一种舵机驱动方法，应用于第一实施例提供的舵机驱动器100的控制器120。请参阅图4，为本发明提供的舵机驱动方法的流程图。
[0071] 该方法包括：
[0072] S401，接收CAN总线接口110转发的舵机控制报文。
[0073] 其中，舵机控制报文包括目标舵机的舵机标识码以及舵机控制指令。
[0074] S402，根据舵机控制指令生成PWM控制信号。
[0075] S403，基于舵机标识码向与目标舵机对应的驱动电路130发送PWM控制信号，以驱动目标舵机运行。
[0076] 综上所述，本发明提供的舵机驱动器包括：CAN总线接口、控制器以及多个驱动电路，控制器与CAN总线接口及多个驱动电路电连接，多个驱动电路与多个舵机一一对应，CAN总线接口用于接收飞控传输的舵机控制报文，并将舵机控制报文传输至控制器，其中，舵机控制报文包括目标舵机的舵机标识码以及舵机控制指令，控制器用于根据舵机控制指令生成PWM控制信号，并基于舵机标识码向与目标舵机对应的驱动电路发送PWM控制信号，以驱动目标舵机运行。由于是通过CAN总线取代电压模脉冲宽度调制作为控制信号传输方式，降低了舵机受其它大功率用电设备或无线电设备干扰的风险，提高飞行安全性；同时，以CAN总线取代点对点的信号传输方式，减少航电布线复杂性；此外，一个舵机驱动器可以同时控制多个舵机，有效增加了舵机驱动器的利用率，达到节约成本的效果。
[0077] 以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以
权利要求的保护范围为准。
