SBUS 协议详解：从原理到 STM32 实战应用

1.3 典型应用场景

SBUS 协议凭借其核心优势，广泛应用于各类需要精准控制的场景：

• 无人机：消费级 DIY 穿越机、工业级测绘无人机的飞控与遥控器通信
• 航模：固定翼、直升机、多旋翼等专业航模的遥控系统，尤其适合大型航模与滑翔机（简化多舵机布线）
• 机器人：工业机械臂、服务机器人、AGV 小车的运动控制模块通信
• 智能设备开发：通过 Arduino、ESP32 等开源平台实现自定义控制（如遥控车船、智能云台）
• 其他：特种作业设备（如遥控巡检机器人）、教学实验平台等需要精准实时控制的电子设备

二、SBUS 核心工作原理：反向电平的 UART 协议详解

SBUS 的本质是'反向电平的 UART 串行协议'——这句话是理解 SBUS 工作原理的核心。简单来说，SBUS 并没有脱离 UART 的基本框架，只是在电平逻辑、波特率等参数上做了定制化调整，以适应控制信号传输的需求。

下面从物理层、电平逻辑、波特率、帧周期、工作流程五个核心维度，拆解 SBUS 的工作原理，并用表格对比标准 UART，帮助理解差异。

2.1 物理层与电平逻辑：硬件第一门槛

2.1.1 物理层参数

SBUS 的物理层非常简单，仅需要 2 根线即可完成通信：1 根信号线（用于传输串行数据）+1 根 GND（地线，保证电平参考一致）。

2.1.2 反向电平逻辑（核心难点）

这是 SBUS 与标准 UART 最核心的差异之一，也是很多开发者初次接触 SBUS 时最容易踩坑的地方——SBUS 采用'反向电平逻辑'，与标准 UART 完全相反。

重点提醒：SBUS 的反向电平逻辑是'硬件适配的第一道门槛'。如果跳过电平反向步骤，即使 UART 参数配置正确，也无法解析出正确的 SBUS 数据，只会得到一堆乱码。

2.1.3 常用电平转换方案

实现 SBUS 反向电平到标准 UART 电平的转换，主流有三种方案，适配不同场景需求：

方案 1：SN74LVC1G240 总线缓冲器（推荐小型设备）

SN74LVC1G240 是一款单路总线缓冲器/线路驱动器，具备电平转换和信号缓冲功能，适合 3.3V 系统。其核心优势是静态电流小、工作电压范围宽（1.65V~5.5V），封装小巧（如 SOT-23），非常适合无人机、航模等小型设备。

电路连接说明

// 定义 SN74LVC1G240 使能引脚（示例使用 PA0）
#define SN74LVC1G240_EN_GPIO_PORT GPIOA
#define SN74LVC1G240_EN_GPIO_PIN GPIO_PIN_0
#define SN74LVC1G240_EN_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()

// 初始化使能引脚（低电平有效）
void SN74LVC1G240_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    // 使能 GPIO 时钟
    SN74LVC1G240_EN_CLK_ENABLE();
    // 配置为推挽输出
    GPIO_InitStruct.Pin = SN74LVC1G240_EN_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(SN74LVC1G240_EN_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
    // 默认使能芯片（输出低电平）
    HAL_GPIO_WritePin(SN74LVC1G240_EN_GPIO_PORT, SN74LVC1G240_EN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

// 使能芯片（输出低电平）
void SN74LVC1G240_Enable(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(SN74LVC1G240_EN_GPIO_PORT, SN74LVC1G240_EN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

// 禁用芯片（输出高电平，进入高阻态）
void SN74LVC1G240_Disable(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(SN74LVC1G240_EN_GPIO_PORT, SN74LVC1G240_EN_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET);
}

方案 2：74HC14 反相器（低成本通用）

74HC14 是六路施密特触发反相器，具备信号整形和反向功能，成本低、易采购，适合原型开发或批量生产场景。使用时仅需其中一路反相器即可完成电平转换。

电路连接说明

优势与注意事项

优势：施密特触发功能可过滤信号噪声，适合电磁环境复杂的场景；六路设计可预留多路备用。注意事项：需确保输入信号幅度满足芯片阈值要求（3.3V 系统下高电平≥2V，低电平≤0.8V）。

STM32 适配说明（无需额外控制，仅需接线）

#define SBUS_RX_GPIO_PORT GPIOB
#define SBUS_RX_GPIO_PIN GPIO_PIN_7
#define SBUS_RX_CLK_ENABLE() __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE()

// 初始化 SBUS 接收引脚（UART_RX 复用模式）
void SBUS_RX_Pin_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    // 启用 GPIO 时钟
    SBUS_RX_CLK_ENABLE();
    // 配置为复用推挽输出（UART 接收引脚）
    GPIO_InitStruct.Pin = SBUS_RX_GPIO_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1; // 示例：复用为 USART1
    HAL_GPIO_Init(SBUS_RX_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
}

方案 3：三极管反相电路（极简低成本）

若临时开发或成本敏感，可采用 NPN 三极管搭建极简反相电路，仅需三极管、两个电阻即可实现。

电路连接说明

• SBUS 信号通过 1kΩ电阻连接到 NPN 三极管（如 S9014）的基极；
• 三极管发射极接地；
• 集电极通过 10kΩ上拉电阻连接到 3.3V 电源，同时集电极作为输出端连接到 MCU 的 UART 接收引脚。

优势与注意事项

优势：元件极少、成本极低，适合临时验证。注意事项：信号整形效果较差，抗干扰能力弱，不适合批量生产或复杂电磁环境；需合理选择电阻阻值，确保三极管工作在开关状态。

特殊说明：集成飞控内置转换电路

在集成度高的飞控（如 Pixhawk、Betaflight 飞控）中，SBUS 接收端口已内置电平反转电路，可直接将 SBUS 接收机的信号输出端连接到飞控的