SBUS(Serial Bus)信号是一种由日本Futaba公司开发的串行通信协议，主要用于遥控模型(如无人机、航模)和飞行控制系统中，通过单根信号线传输多通道控制数据。以下从定义、技术特点、应用场景、历史发展等方面详细解析：
一、SBUS基本定义
1.协议性质
SBUS是一种数字化总线协议，基于RS232硬件标准，但采用反向逻辑电平(负逻辑)。其核心特点是通过单线传输多达16个比例通道和2个数字通道的数据，显著简化了传统PWM(脉冲宽度调制)信号的多线连接需求。
2.名称与缩写
SBUS全称为Serial Bus，也被称为S.BUS或Futaba S.BUS。尽管其缩写可能与“Sun Bus”等其他术语重复，但在遥控领域特指此协议。
二、技术特点
1.通信参数
波特率：固定为100.000 bps(不兼容常见的115.200 bps)。
数据格式：8位数据位、偶校验、2位停止位(8E2)。
电平标准：采用TTL反向电平，即协议中高电平对应物理低电平，低电平对应物理高电平，需通过硬件反相器或软件处理实现兼容。
2.数据帧结构
帧长度：每帧固定为25字节。
帧头与帧尾：帧头为0x0F，帧尾为0x00.
通道数据：16个11位通道(范围0-2047)，按高字节优先排列，占用22字节。
标志位：包含帧丢失（Frame Lost）和故障保护（Failsafe）标志，用于实时监测通信状态。
校验机制：采用异或校验(XOR)确保数据完整性。
3.传输模式
高速模式：每4ms发送一帧，适用于低延迟场景(如竞速无人机)。
低速模式：每14ms发送一帧，适用于普通控制场景。
三、核心优势
1.高效性与可靠性
单线传输16+通道数据，减少布线复杂度。
数字信号抗干扰能力强，支持长距离传输。
故障保护机制可在信号丢失时输出预设值，提升系统安全性。
2.扩展性
支持总线拓扑结构，可通过Hub连接多个设备(如舵机、电调)。
兼容双向通信，部分应用支持遥测数据回传。
四、应用场景
1.无人机与航模
连接飞控板与遥控器，实现飞行姿态、油门等控制。
支持多旋翼无人机、固定翼飞机等复杂控制需求。
2.机器人控制
用于多自由度机械臂的协同控制。
在自动驾驶小车中整合传感器与执行器信号。
3.其他领域
智能家居：集中控制灯光、窗帘等多设备。
汽车电子：车载设备远程控制与状态监测。
五、历史与发展
1.起源
SBUS由Futaba于2000年代初推出，最初用于高端遥控模型，后逐步成为行业标准。
2.技术演进
早期基于RS232硬件，后优化为TTL电平兼容。
开源飞控(如Betaflight、ArduPilot)的普及推动SBUS协议广泛应用。
六、与其他协议的对比
| 特性 | SBUS | PWM | PPM |
|---|---|---|---|
| 传输方式 | 串行数字信号 | 并行模拟信号 | 串行模拟信号 |
| 通道数 | 16+2通道 | 每通道需1线 | 单线多通道 |
| 延迟 | 4ms/14ms | 约20ms | 约22ms |
| 抗干扰 | 高（数字信号） | 低（模拟信号） | 中（模拟信号） |
| 复杂度 | 高（需解码） | 低 | 中 |
七、硬件实现要点
1.接收端设计
需使用支持反向电平的UART，或外接反相电路(如NPN三极管)。
飞控板(如STM32)通过串口空闲中断解析数据帧。
2.调试工具
逻辑分析仪用于捕获原始信号。
库函数(如Arduino SBUS库)简化解码流程。
SBUS信号通过高效串行传输和高可靠性设计，成为现代遥控系统的核心协议。其技术优势在无人机、机器人等复杂控制场景中尤为突出，未来或进一步拓展至工业自动化与物联网领域。对于开发者而言，理解其协议细节与硬件兼容性是实现稳定控制的关键。
