Dshot to protokół opracowany przez Felixa (KISS) pracującego wraz z Steffenem (BLHELI) oraz Borisem i jego całym zespołem (BetaFlight). Jest to pierwszy całkowicie cyfrowy protokół do zarządzania ESC i sterowania silnikami w dronach racingowych i nie tylko.
Choć protokół DSHOT wykorzystuje analogowy sygnał PWM (Pulse Width Modulation) to jednak w rzeczywistości jest on cyfrowy. Każdy impuls czy paczka danych dotyczących aktualnego położenia przepustnicy jest przekazywana w postaci cyfrowej (bitowej), czyli składającej się z „jedynek” oraz „zer” logicznych.
Analogowe protokoły PWM takie jak MultiShot czy OneShot 42 lub OneShot 125 opierają się jedynie na głębokości wypełnienia sygnału w czasie. Czyli głębokość sygnału wskazuje regulatorowi informację o położeniu drążka gazu.
Rozwiązanie takie ma dość sporo wad ponieważ jak to w przypadku sygnałów analogowych bywa często wkradają się błędy czy minimalne różnice w poziomie sygnału przy niezmiennej pozycji drążka (tzw. szumy) co finalnie przekłada się na niezbyt kulturalną pracę silników. Bardzo szybkie zmiany obrotów silnika mogą powodować również drgania (jitter).
Z tego samego powodu ciężko jest bardzo precyzyjnie określić zakres maksymalnych i minimalnych pozycji drążka. Co łatwo można zaobserwować w oprogramowaniu np. BetaFlight czy CleanFlight.
Jak już wspomniałem Dshot zawiera bitową reprezentację aktualnej pozycji drążka. Sygnał składa się z 16 bitów.
Pierwsze 11 bitów to aktualna pozycja drążka. Kolejny bit to sygnał przekazujący dane telemetryczne (poprzez oddzielny kanał powrotny) , a pozostałe 4 bity to suma kontrolna otrzymanego sygnału. Wartość przepustnicy składa się zatem z 11 bitów co daje nam rozdzielczość 2048.
Wartości od 1-47 są zarezerwowane na dźwięki startowe i inne polecenia, przy czym „zero” oznacza stan rozbrojenia silników. Wartości 48-2047 to położenie przepustnicy. Zatem fizycznie otrzymujemy 2000 punków pozycji drążka gazu. W części wartości przepustnicy najbardziej znaczącym bitem jest pierwszy.
Jeśli pierwszy bit ma wartość „1” oznacza to , że przepustnica jest co najmniej w połowie, Pozostałe 10 cyfr zgodnie ze specyfikacją systemu dwójkowego przyjmują wartości odpowiednio pierwsza cyfra z pozostałych dziesięciu przyjmuje wartość 1024, druga to 512, trzecia 256 i tak dalej, aż do bit 11 który reprezentuje wartość 1. zatem sekwencja „11111111111”oznacza pełne otwarcie przepustnicy , a 10000000000 to połowa.
Paczkę danych zawierających poszczególne wartości można wyobrazić sobie jako ramkę zawierającą dane o aktualnej pozycji drążka. Do poprawnej pracy potrzebna jest niewielka przerwa między ramkami , która trwa około 2 mikrosekund, by wskazać reset dla ramki i zasygnalizować koniec przesyłu danych z niej.
Reset po prostu oznacza koniec jednej ramki zawierającej paczkę danych dotyczących aktualnej pozycji drążka.
Nazwie Dshot zawsze towarzyszy cyfra. Najczęściej jest to 600,300 lub 150. Jest to szybkość przesyłu danych z jaką może on wysyłać informacje w postaci cyfrowej podawanej w kilobitach na sekundę. Jeśli zatem za przykład weźmiemy Dshot600 oznacza to że może on wysłać aż 600 kilobitów na sekundę. Analogicznie jest w przypadku Dshot 300 czy Dshot 150. Przy czym dwa ostatnie zostały stworzone dla wsparcia starszych modeli ESC.
W ESC na oprogramowaniu Multishot sprawa wyglądała odwrotnie, czyli niższy numer oznaczał większą prędkość pracy. Należy oczywiście zauważyć, że DShot nie jest najbardziej wydajnym protokołem ze wszystkich aktualnie stosowanych , lecz charakteryzuje go wysoka precyzja oraz cichsza praca silnika.
Protokół DSHOT600 jest zaledwie 1 mikrosekundę wolniejszy niż MultiShot przy pełnym otwarciu przepustnicy. Dla porównania protokół DSHOT150 jest bardzo zbliżony prędkością do Oneshot42.
Poniższy wykres przedstawia pełną synchronizację przepustnicy aktualnych protokołów:
źródło: https://blck.mn/2016/11/dshot-the-new-kid-on-the-block/
Z racji tego iż DSHOT jest protokołem w pełni cyfrowym działa ze stałą prędkością zarówno przy minimalnym jak i pełnym otwarciu przepustnicy, co pokazuje poniższa tabela.
źródło: https://blck.mn/2016/11/dshot-the-new-kid-on-the-block/)
Prace nad protokołem DSHOT były prowadzone na oprogramowaniu KISS i Betaflight i one na pewno będą wspierać ten protokół,jednak testy i badania nad innym oprogramowaniem wyglądają również bardzo obiecująco. Najprawdopodobniej DSHOT nie będzie finalnie współpracował z procesorami typu F1 (Naze, CC3D etc) ze względu na bezpośredni dostęp do pamięci oraz wymagań sprzętowych. Ta rodzina procesorów nie mają wystarczająco dużo dostępnych kanałów DMA , w odróżnieniu od procesorów serii F3, F4 i F7, które mają ich dość sporo. Minimalne wymagania sprzętowe to ESC serii BLHeli_S lub wyższe.
Istnieją również regulatory oparte na procesorach ARM , takich jak KISS 24A , które będą również wspierane przez Dshot. Niestety stare regulatory oparte na ATMEL i wolniejszych Silabsach nie będą współpracowały z DSHOT ze względu na zbyt niską prędkość taktowania i strukturę wewnętrzną. Kluczową korzyścią dla cyfrowych protokołów jest na pewno to, że nie ma absolutnie żadnego wzrostu wartości poprzez powtarzanie tych samych informacji. Nie ma drgań (oscylacji wartości przepustnicy ).
Jeżeli sygnał dla ESC jest nieprawidłowy, można to wykryć poprzez sumę kontrolną i powtórnie wysłać paczkę z danymi o aktualnym położeniu drążka. DShot eliminuje drgania PWM (jitter). Dużym atutem jest też fakt, że w przypadku DSHOT ESC nie wymaga kalibracji.
Artykuł DSHOT – Nowy protokół do obsługi regulatorów ESC pochodzi z serwisu abc-modele.pl.