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在多旋翼無(wú)人機(jī)中，無(wú)刷電機(jī)電子調(diào)速器負(fù)責(zé)將來(lái)自飛行控制器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)所需的電力輸出，從而控制電機(jī)的速度和方向。
BLHeli系列固件是專為這類 ESC 設(shè)計(jì)的一套開源固件，旨在提供更精細(xì)、高效的電機(jī)控制。每一代BLHeli固件反映了技術(shù)的進(jìn)步和用戶需求的變化。從最初的 BLHeli 到改進(jìn)后的 BLHeli_S 再到如今的 BLHeli_32，每一版本都在性能和功能上進(jìn)行了顯著提升。
01、BLHeli 系列固件概覽
BLHeli
作為系列中的第一個(gè)版本，BLHeli 主要適用于基于 8 位 MCU 的 ESC。它提供了基礎(chǔ)的 PWM 輸入支持，并實(shí)現(xiàn)了基本的安全保護(hù)機(jī)制。盡管其功能相對(duì)簡(jiǎn)單，但在當(dāng)時(shí)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(yīng)市場(chǎng)上流行的 Silicon Labs 8051 架構(gòu) ESC，BLHeli_S 應(yīng)運(yùn)而生。相比 BLHeli，BLHeli_S 增加了對(duì)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(dòng)過(guò)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(jí)特性，如自動(dòng)定時(shí)調(diào)整和溫度保護(hù)，進(jìn)一步增強(qiáng)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(diǎn)，還在多個(gè)方面實(shí)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(shí)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)阻尼光模式（Damped Light Mode），它能夠快速減速電機(jī)并進(jìn)行主動(dòng)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(yīng)用場(chǎng)景靈活調(diào)整 ESC 的行為。
02、BLHeli32的核心功能和技術(shù)特點(diǎn)
阻尼模式
這一模式通過(guò)再生制動(dòng)實(shí)現(xiàn)非?？斓碾姍C(jī)減速，并內(nèi)置了主動(dòng)自由輪功能。這種設(shè)計(jì)可以有效減少剎車時(shí)的能量損耗，同時(shí)提高電機(jī)的響應(yīng)速度和效率。對(duì)于需要頻繁加速和減速的應(yīng)用場(chǎng)景，比如競(jìng)速無(wú)人機(jī)，阻尼光模式的優(yōu)勢(shì)尤為明顯。
同步保護(hù)機(jī)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(jī)與 ESC 之間的相位關(guān)系失調(diào)，可能導(dǎo)致電機(jī)停轉(zhuǎn)或異常振動(dòng)。BLHeli32 通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)狀態(tài)并動(dòng)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(yùn)行。例如，當(dāng)檢測(cè)到退磁時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)增加定時(shí)以提供足夠的通電時(shí)間，避免電機(jī)失步。
輸入信號(hào)支持
BLHeli_32 支持多種輸入信號(hào)類型，包括標(biāo)準(zhǔn)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(dá) Dshot1200。輸入信號(hào)類型在上電時(shí)自動(dòng)檢測(cè)，簡(jiǎn)化了用戶的配置流程。
信標(biāo)功能：如果油門信號(hào)為零一段時(shí)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(shí)可以幫助用戶定位設(shè)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(shí)際需求定制 ESC 行為，以下是一些關(guān)鍵參數(shù)。
● 啟動(dòng)功率（Rampup Power）：設(shè)置范圍從 3% 到 150%，表示啟動(dòng)時(shí)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(dòng)勢(shì)電壓（BEMF）檢測(cè)。
● 電機(jī)定時(shí)（Motor Timing）：可設(shè)置大約 10 到 310 的增量（實(shí)際值為 15/16 度）。通常中等設(shè)置即可，但若電機(jī)出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，增加定時(shí)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(jī) RPM 控制，以優(yōu)化不同條件下的性能。
● 退磁補(bǔ)償（Demag Compensation）：用于保護(hù)因長(zhǎng)時(shí)間繞組退磁而導(dǎo)致的電機(jī)停轉(zhuǎn)問(wèn)題?？稍O(shè)置不同的退磁補(bǔ)償級(jí)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(yùn)行和平滑性，適合具有正弦波形 BEMF 的電機(jī)。
● 最大加速度（Maximum Acceleration）：可設(shè)置每毫秒 0.1% 至 25.5% 的加速限制，或者不限制。
● 電機(jī)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(yùn)行，BLHeli_32 實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)保護(hù)措施。其中包括溫度保護(hù)、低電壓保護(hù)、電流保護(hù)和停止時(shí)剎車（Brake On Stop）。這些功能可以在異常情況下自動(dòng)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(shè)計(jì)的，隨著硬件技術(shù)的進(jìn)步，BLHeli_S 和 BLHeli_32 分別針對(duì) Silicon Labs 的 8051 架構(gòu)和 ARM Cortex-M0+ 架構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。這些更新不僅提高了 ESC 的響應(yīng)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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