遥控器响应速度剖析

一、 遥控信号传输路径

二、 各环节时延影响因素

        遥控响应速度主要取决于遥控器时延和控制设备如舵机等的时延。其中遥控器的时延是主要因素，遥控器时延是从摇杆到接收机输出，列如下。

A. 遥控器端

1. 信号采集

        摇杆转动时带动电位器转动轴，电位器中心抽头上的电压同步变 化，得到连续变化的模拟信号，此电压信号输入到芯片 ADC（analog digital convert 缩写，含义为模拟转数字信号）脚。当下 ADC 主流为 12bit（位），其 分辨率为2^12=4096。只要在发射前采集基本不响应速度，此环节一般都不会影响。

2. 信号处理

        即将各通道数据打包形成一个数组，绝大多数数据包长度在 64 字节内。只要在无线发射前打包对响应速度也没影响。

3. 无线发射

        此前两环节由主控芯片处理，目前主控芯片处理不到 64 字节的数据绰绰有余。除非是主控芯片被其他程序开销拖累，如超出芯片资源的操作系统。所以遥控器端最主要的影响是无线发射，无线发射最主要的是传输速率，这点类似 wifi 传输速率，速率越大，响应速度越快。此环节是遥控器端对响应速度影响最大。目前的无线芯片速率普遍在 40kbps（kilobits per second）以上, 传输 64 字节都在 10ms 内完成。相对体感不是很明显。

B. 接收机端

1. 无线接收

        无线本就有诸多干扰，而 2.4G 属于开放频段。Wifi，蓝牙等都在此频段。一旦受到同频干扰就会导致某次数据包丢失，俗称丢包，丢包对反应速度影响最大。经常是自己一个人用到好好的一到比赛场地就卡了。所以抗干扰是提升反应速度的最有效手段。抗干扰主要取决于通信算法，芯片自身抗干扰能力。也和设置的传输速率有关，传输速率越低传输距离越远，越抗干扰。所 以在不影响体感前提下适当降低传输速率也是提升实际使用中响应速度的一 个选项，当然用专用设备可测出降低传输速率在无干扰或贴近摇杆的速度下降， 但不会影响实际使用体感。

2. 解码

        解码就是把打包好的数据还原成各个通道。只要在 2.4G 芯片收到包后及时读取和处理一般不会影响反应速度。

3. 输出

        输出目前主流的是并行的 PWM（pulse width modulation 脉冲宽度调制），和串行 PPM(pulse position modulation 脉冲位置调制)，SBUS 等。此环节的延迟主要体现在解码后的输出更新和输出周期两方面。输出更新目前的主控芯片资源实现不难，只要程序写好就行。输出周期中PPM由一串脉冲组成，其周期无法压缩，SBUS 有14ms，7ms，4ms 两种周期，可选短周期来提升响应速度。PWM 输出针对舵机和电调，包含常规模拟舵机 20ms（50 赫兹频率）周期（模拟舵机周期）信号格式和数字舵机的短周期 4ms(250 赫兹)及3ms(333 赫兹)信号格式。数字舵机可明显提升响应速度，特别是用于陀螺仪和飞控的快速调整的场合。飞控或陀螺仪配数字舵机一般输出短周期为主。如果是遥控器直接遥控舵机，只要整体时延在20ms内体感不显著。

三、总结

        综上所述影响遥控器时延的因素依次为无线接收、接收机输出、无线传输速率、解码、编码、和信号采集。无线接收导致的无线时延受环境影响不确定，其他因素的时 延属于无干扰的理想时延，理想时延是确定的。

        电影是每秒 24 帧，如果遥控器设计达到每秒50帧即每秒能传50个数据包以上基本做到体感无延时。遥控器数据量相比音视频非常小，所以目前的芯片技术正常无干扰理想时延情况下响应速度足够，不再是使用痛点。主要挑战是受到干扰时的连续丢包导致的无线时延卡顿。使用体验是响应速度的最准检测，它包含了无干扰理想时延和有干扰无线时延。贴近无干扰条件的设备理想时延测试数据可作为参考，但不代表全部时延。

         实际测试中遥控车的话可以通过弯道测试，飞机可以通过转弯何姿态变化测试响应速度，实际使用测试是全面测试，测试场景最好在百米以上的多人同场竞技条件下。 过度追求某项数据对使用体验往往起到反效果，如无线传输速率，200kbps和1Mkbps对几十个字节来说都在2ms之内，仪器可测试到但对人来说早已无感。但距离 抗干扰会相差显著。乐迪AT9/AT9S采用的是TI 1Mbps 波特率，250Kbps的CC2533芯片， 一个数据包无线传输不到 2ms，采用 3ms 周期。升级到 AT9S 时除了增加跳频通信外也适当增加了传输周期，降低空中碰撞率，响应速度体验反而更快，可见无线时延的决定性作用。