無人機電子調(diào)速器固件 | BLHei系列

在多旋翼無人機中，無刷電機電子調(diào)速器負責將來自飛行控制器的信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動無刷電機所需的電力輸出，從而控制電機的速度和方向。

BLHeli系列固件是專為這類 ESC 設計的一套開源固件，旨在提供更精細、高效的電機控制。每一代BLHeli固件反映了技術(shù)的進步和用戶需求的變化。從最初的 BLHeli 到改進后的 BLHeli_S 再到如今的 BLHeli_32，每一版本都在性能和功能上進行了顯著提升。

01、BLHeli 系列固件概覽

BLHeli

作為系列中的第一個版本，BLHeli 主要適用于基于 8 位 MCU 的 ESC。它提供了基礎的 PWM 輸入支持，并實現(xiàn)了基本的安全保護機制。盡管其功能相對簡單，但在當時已經(jīng)大大提升了 ESC 的性能和可靠性。

BLHeli_S

為了更好地適應市場上流行的 Silicon Labs 8051 架構(gòu) ESC，BLHeli_S 應運而生。相比 BLHeli，BLHeli_S 增加了對更高分辨率輸入?yún)f(xié)議的支持，如 Oneshot42 和 Multishot，并且優(yōu)化了啟動過程和雙向操作模式下的表現(xiàn)。此外，BLHeli_S 還引入了一些高級特性，如自動定時調(diào)整和溫度保護，進一步增強了 ESC 的穩(wěn)定性和安全性。

BLHeli_32

隨著 ARM Cortex-M0+ 架構(gòu)的普及，BLHeli_32 成為了主流選擇。它不僅繼承了前兩代的所有優(yōu)點，還在多個方面實現(xiàn)了重大突破。BLHeli_32 支持 Dshot 數(shù)字通信協(xié)議，提供了更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的延遲；同時，通過實現(xiàn)阻尼光模式（Damped Light Mode），它能夠快速減速電機并進行主動自由輪，減少了能量損失。此外，BLHeli_32 引入了更多可編程參數(shù)，使用戶可以根據(jù)具體應用場景靈活調(diào)整 ESC 的行為。

02、BLHeli32的核心功能和技術(shù)特點

阻尼模式

這一模式通過再生制動實現(xiàn)非?？斓碾姍C減速，并內(nèi)置了主動自由輪功能。這種設計可以有效減少剎車時的能量損耗，同時提高電機的響應速度和效率。對于需要頻繁加速和減速的應用場景，比如競速無人機，阻尼光模式的優(yōu)勢尤為明顯。

同步保護機制

BLHeli_32 提供了多種防止同步丟失的功能。同步丟失是指電機與 ESC 之間的相位關(guān)系失調(diào)，可能導致電機停轉(zhuǎn)或異常振動。BLHeli32 通過實時監(jiān)測電機狀態(tài)并動態(tài)調(diào)整控制參數(shù)，確保即使在極端條件下也能保持穩(wěn)定的運行。例如，當檢測到退磁時間過長時，系統(tǒng)會自動增加定時以提供足夠的通電時間，避免電機失步。

輸入信號支持

BLHeli_32 支持多種輸入信號類型，包括標準的 1-2ms PWM、Oneshot125、Oneshot42、Multishot 以及 Dshot 數(shù)字協(xié)議。其中，Dshot 協(xié)議因其高精度和低延遲而受到廣泛歡迎，最高可達 Dshot1200。輸入信號類型在上電時自動檢測，簡化了用戶的配置流程。

信標功能：如果油門信號為零一段時間后，ESC 將開始發(fā)出蜂鳴聲，這有助于找到失去聯(lián)系的飛行器。該功能特別適合戶外使用，在飛行器意外掉落或迷路時可以幫助用戶定位設備位置。

編程參數(shù)配置

BLHeli_32 提供了一系列可調(diào)參數(shù)，讓用戶能夠根據(jù)實際需求定制 ESC 行為，以下是一些關(guān)鍵參數(shù)。

● 啟動功率（Rampup Power）：設置范圍從 3% 到 150%，表示啟動時允許的最大功率。低轉(zhuǎn)速下限制最大功率以輔助低反電動勢電壓（BEMF）檢測。

● 電機定時（Motor Timing）：可設置大約 10 到 310 的增量（實際值為 15/16 度）。通常中等設置即可，但若電機出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，增加定時可能有所幫助。

● PWM 頻率：支持可變的 PWM 頻率，頻率可以根據(jù)油門或電機 RPM 控制，以優(yōu)化不同條件下的性能。

● 退磁補償（Demag Compensation）：用于保護因長時間繞組退磁而導致的電機停轉(zhuǎn)問題?？稍O置不同的退磁補償級別，包括關(guān)閉、低、高和非常高。

● 正弦調(diào)制模式（Sine Modulation Mode）：提供更高效的運行和平滑性，適合具有正弦波形 BEMF 的電機。

● 最大加速度（Maximum Acceleration）：可設置每毫秒 0.1% 至 25.5% 的加速限制，或者不限制。

● 電機方向（Motor Direction）：支持單向（fwd, rev）、雙向 3D 模式和軟雙向模式。

安全特性

為了確保飛行器的安全運行，BLHeli_32 實現(xiàn)了多項保護措施。其中包括溫度保護、低電壓保護、電流保護和停止時剎車（Brake On Stop）。這些功能可以在異常情況下自動切斷電源或降低功率，防止硬件損壞，并保障飛行器的安全。

BLHeli 最初是為了支持基于 8 位微控制器的 ESC 而設計的，隨著硬件技術(shù)的進步，BLHeli_S 和 BLHeli_32 分別針對 Silicon Labs 的 8051 架構(gòu)和 ARM Cortex-M0+ 架構(gòu)進行了優(yōu)化。這些更新不僅提高了 ESC 的響應速度和穩(wěn)定性，還引入了許多新的特性，使得 BLHeli 成為了最受歡迎的 ESC 固件之一。

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