RC-Empfänger PPM-Signal mit Arduino auslesen – Schritt-für-Schritt

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• Arduino IDE

Grundlagen: PPM-Signal

Ein klassischer RC-Empfänger gibt pro Kanal ein separates PWM-Signal (1–2 ms Pulsweite, 20 ms Periode) aus. Das erfordert pro Kanal einen Arduino-Pin und bei vielen Kanälen mehr Interrupts, als der AVR bietet (nur 2 Hardware-Interrupts beim ATmega328P).

Lösung: Viele Empfänger bieten einen PPM-Ausgang (Pulse Position Modulation): Ein einziges Signal, das alle Kanäle nacheinander in einem Frame überträgt.

PPM-Frame-Aufbau

• Ein Frame besteht aus einer Serie von Pulsen (ein Puls pro Kanal + 1 Sync-Puls).
• Die Pausen zwischen den Pulsen kodieren die Kanalwerte (typisch 1000–2000 µs → 0–100 %).
• Eine lange Pause (~11,5 ms) markiert das Frame-Ende (Sync).
• Bei 6 Kanälen: 7 Pulse pro Frame (6 Kanäle + Sync).

Auswerte-Algorithmus (Interrupt-basiert)

1. Interrupt an Pin 2 (INT0) auf fallende Flanke (Ende jedes Pulses).
2. Im ISR: Zeit seit letzter Flanke messen (micros()) → in Array speichern (15 Werte Puffer).
3. Im Hauptloop: Nach Pause > 10.000 µs suchen (Sync-Lücke).
4. Die folgenden 6 Werte = Kanal 1–6 (minus 1000 µs Offset → 0–1000 Skala).

Arduino-Code (Komplett)

unsigned long a, b, c;
int x[15], ch1[15], ch[7], i;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(2, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), read_me, FALLING);
}

void loop() {
  read_rc();
  for (int k = 1; k <= 6; k++) {
    Serial.print(ch[k]);
    Serial.print('\t');
  }
  Serial.println();
  delay(100);
}

void read_me() {
  a = micros();
  c = a - b;
  b = a;
  x[i] = c;
  i++;
  if (i == 15) {
    for (int j = 0; j < 15; j++) ch1[j] = x[j];
    i = 0;
  }
}

void read_rc() {
  int j = -1;
  for (int k = 14; k >= 0; k--) {
    if (ch1[k] > 10000) { j = k; break; }
  }
  if (j >= 0) {
    for (int k = 1; k <= 6; k++) {
      int idx = (j + k) % 15;
      ch[k] = ch1[idx] - 1000; // 0..1000
    }
  }
}

Erklärung der Funktionen

read_me() (ISR)

• Wird bei jeder fallenden Flanke am PPM-Pin (Pin 2) aufgerufen.
• Misst die Zeitdifferenz c = a - b zwischen zwei Flanken → Puls-Pause-Dauer.
• Speichert 15 aufeinanderfolgende Werte im Ringpuffer x[], kopiert nach 15 Werten in ch1[].

read_rc() (Main Loop)

• Sucht in ch1[] den Index j des Sync-Gaps (> 10.000 µs).
• Liest die darauffolgenden 6 Werte als Kanal 1–6.
• Subtrahiert 1000 µs (Mittelstellung) → Wertebereich ca. 0–1000.

Anwendung & Tipps

• Die ausgelesenen ch[1]..ch[6] können direkt für Servos (map(val, 0, 1000, 0, 180)), Motoren oder Logik verwendet werden.
• Für mehr Robustheit: Mittelwertbildung über mehrere Frames, Plausibilitätsprüfung (Werte im erwarteten Bereich?).
• Failsafe: Wenn keine Frames empfangen werden → Default-Werte setzen.
• Der Code funktioniert auch mit 8-Kanal-Empfängern (dann 9 Pulse, Array-Größe anpassen).

Erweiterungsmöglichkeiten

• PPM → PWM-Wandler für klassische Servos (z. B. für Flugregler ohne PPM-Eingang).
• Kombination mit Joystick-Emulation (USB HID) für PC-Spiele/Simulatoren.
• Telemetrie-Rückkanal (SmartPort, CRSF) – erfordert bidirektionale Kommunikation.