基于CH340的遥控器与PC机接口设计

　　无人机飞行模拟训练系统是一种对地面操纵人员进行培训的仿真软件，它通过在计算机中建立飞行场景和飞机三维模型，由遥控器输入指令进行驱动控制，从而实现飞机的飞行仿真。模拟训练具有在无风险、无器材消耗的条件下训练飞行操纵人员的特点，可以节约大量的训练经费和训练时间。在无人机飞行模拟训练系统的设计过程中，首先要解决的问题是遥控器和计算机之间的通讯，以便把遥控器产生的遥控指令送到计算机中。由于遥控器本身不带USB口，不能和计算机直接相连，因此需要设计USB接口电路完成通讯功能。

　　1 硬件设计

　　从理论上来讲，遥控器与PC机的连接可以设计成并口、串口、USB口等多种连接方式，并可以根据不同的连接方式设计相应的接口电路。然而实际的情况是：并口通讯虽然传输速度快，但连线多，抗干扰性差，连线不能过长，操纵使用不便;RS232串口通讯使用方便，传输距离也较远，但目前的PC机却很少再设计有232串口，因此串口方式的使用也受到了限制。同时，由于USB具有传输速率高、支持热插拔以及即插即用等优点，当前的计算机普遍配置有多个USB口，因此采用USB接口进行通信更简单高效。

　　USB接口电路的硬件结构如图1所示，它主要由信号调理电路、控制单片机、USB接口模块组成。

　　1.1 遥控器及指令编码格式

　　无人机飞行模拟训练系统所使用的遥控器是通用的Futaba 4通道遥控器，其外形如图2-a所示，它主要包括一个脉冲编码电路和一个高频发射电路。脉冲编码指的是以不同的脉冲数目、脉冲宽度、脉冲位置或者不同的脉冲组合来代表不同的控制指令的编码方式。目前使用的遥控器编码方式主要有PPM和PCM两种，大多数遥控器同时具备这两种编码功能，使用时可根据需要选取其中一种。操纵器背面一般都设有教练口，如图2-b所示。编码电路产生的遥控指令编码信号一方面送到高频发射电路，一方面还送到教练口输出，因此教练口送出的也是PPM或PCM信号。

　　相比较PCM编码而言，PPM编码更具有一定的规律性，因此系统设计中选择的是对PPM编码的指令格式进行处理。以4通道的遥控器为例，PPM编码格式的脉冲波形如图3所示。

　　图中为一组4通道的脉冲串，其脉冲串宽度为20ms，共由5个脉冲组成，它所携带的信息是各通道PWM信号的占空比，其中1通道1.5ms，2通道1.5ms，3通道1ms，4通道2ms。当操纵相应通道的操纵杆时，对应通道的脉冲低电平宽度会出现变化，也就是下一个脉冲出现的位置会变化，但脉冲串总的周期不变，一直保持20ms。