無人機飛控線材有哪些？GPS、CAN／DroneCAN、UART、I²C與PWM接線解析

無人機飛控板就像整機的控制中心，需要透過不同線材連接GPS／GNSS、羅盤、電子變速器、遙測模組、感測器、接收機及其他周邊設備。

這些線材外觀看起來可能都只是幾條細線加上一組小型連接器，但實際傳輸方式並不相同。常見介面包括 GPS、CAN／DroneCAN、UART、I²C與PWM，每一種介面對Pin定義、線數、配線方式、線長與抗干擾能力都有不同要求。

因此，飛控線束不能只依「接頭插得進去」判斷是否相容，還必須核對飛控與周邊設備兩端的Pinout與通訊介面。

無人機飛控常見線材有哪些？

GPS線材通常包含哪些訊號？

傳統GPS／GNSS模組常透過UART與飛控交換定位資料，因此基本線路通常包含電源、Ground、TX與RX。

部分GPS模組內還整合電子羅盤，此時同一條線束可能同時包含UART與I²C訊號。

例如PX4目前的Pixhawk標準GPS接口中，GPS定位資料可透過UART傳輸，而Compass則可透過I²C連接；部分完整GPS接口還整合Safety Switch、Buzzer及LED等功能。(docs.px4.io)

因此，即使兩顆GPS模組使用外觀看似相同的連接器，也不代表Pin順序完全相同。

尤其不同飛控品牌或非Pixhawk標準設備，即使使用相同Housing，也可能採用不同Pin排列，接線前應分別確認飛控與GPS規格書。

CAN與DroneCAN有什麼差異？

CAN是Controller Area Network的硬體通訊總線，使用差分訊號傳輸。

DroneCAN則是建立在CAN硬體之上的無人機通訊協定，可讓飛控與GPS、電子變速器、感測器、電源模組等設備交換資料。

PX4目前也將DroneCAN列為常見CAN通訊方案之一，並指出CAN適合較大型飛行器及較長距離的設備連接。(docs.px4.io)

因此：

CAN是底層通訊介面，DroneCAN則是在CAN上運作的通訊協定。

兩者不能單純視為兩種不同線材。

CAN線材為什麼通常要雙絞？

CAN使用CAN_H與CAN_L兩條差分訊號線。

將這兩條線成對絞合，可以讓外部電磁干擾較平均地作用於兩條導體，提升差分接收時的抗雜訊能力。

無人機內部的馬達、ESC及高電流電源線都可能產生電磁干擾，因此CAN線路應盡量避免與高電流導線長距離緊貼平行配置。

PX4的CAN配線說明也要求CAN總線兩端配置120Ω終端電阻，並以總線方式串接多個設備，而不是每一個CAN周邊都單獨接回飛控。(docs.px4.io)

Pixhawk標準CAN設備常使用4 Pin JST-GH接口，但非Pixhawk設備仍可能採用其他連接器。

UART線材怎麼接？

UART是無人機中非常常見的點對點序列通訊方式，可應用於：

• GPS
• Telemetry
• MAVLink設備
• Companion Computer
• 部分ESC
• 各類序列感測器

基本UART通常包含：

• TX
• RX
• GND

部分接口還可能加入VCC、CTS與RTS。

接線時最常見的原則是：

飛控TX → 設備RX
飛控RX → 設備TX

也就是傳送端與接收端互相對接。

另外還須確認Baud Rate、訊號電位及Port功能設定。PX4的Serial Port配置也顯示，GPS1、TELEM1、TELEM2等端口本質上可對應不同UART，部分功能可以透過軟體重新設定。(docs.px4.io)

因此，「插在TELEM接口」不代表設備一定可以直接運作，仍須確認通訊協定與Port設定。

I²C線材適合哪些設備？

I²C通常使用兩條主要訊號線：

• SDA：資料
• SCL：時脈

另外會搭配電源與Ground。

無人機中常見的I²C設備包括：

• Compass
• Airspeed Sensor
• 部分距離感測器
• 其他低速感測模組

I²C可以讓多個裝置共用同一組SDA與SCL，因此常可透過I²C Splitter增加接口。

但I²C原本較適合電路板內或短距離通訊，如果線材過長、電容過大或干擾嚴重，可能造成通訊不穩。

另外也要注意訊號電壓。PX4文件特別提醒，部分I²C設備可能使用5V SCL／SDA，而Pixhawk標準I²C接口預期為3.3V，因此必要時需要Level Converter。(docs.px4.io)

PWM線材主要控制什麼？

PWM是常見的控制訊號，可用於控制：

• ESC
• Servo
• 執行器
• 部分周邊設備

傳統PWM ESC與Servo接線常包含：

• PWM Signal
• GND
• 部分設備另有5V

但是否需要5V供電，要看ESC、Servo與飛控輸出Rail的實際設計。

PX4目前仍支援PWM輸出，也支援DShot、DroneCAN等其他ESC控制方式，因此新型無人機不一定全部採PWM控制。(docs.px4.io)

PWM線束雖然結構相對簡單，但Signal、GND與電源腳如果接錯，同樣可能造成設備無法工作甚至損壞。

同樣是JST-GH就可以直接互插嗎？

不一定。

JST-GH描述的是一個連接器系列，而不是通訊協定。

例如Pixhawk標準中，GPS、CAN、Telemetry等接口都可能使用JST-GH，但Pin數與Pin定義並不相同。

即使兩個設備都使用相同Pin數的JST-GH，如果Pinout不同，直接連接仍可能造成：

• 電源與Ground接反
• TX與RX錯位
• CAN_H與CAN_L錯接
• 供電電壓不相容

因此，飛控線材選型應依完整Pinout，而不是只依Connector外型。

飛控訊號線要不要全部使用屏蔽線？

不一定。

屏蔽可以降低部分電磁干擾，但同時也增加重量、線材外徑及接地設計複雜度。

CAN這類差分訊號通常優先確保雙絞結構與正確總線配置；UART與I²C則要依線長、傳輸速度及實際干擾環境評估是否需要屏蔽。

無人機設計應避免把所有訊號線都盲目改成厚重的屏蔽線，而是針對真正敏感的線路進行處理。

飛控線束選型時要確認哪些資料？

進行線束設計或詢價時，建議提供：

• 飛控品牌與完整型號
• 周邊設備品牌與型號
• Connector完整系列
• Pin數
• Pinout
• 工作電壓
• UART、CAN、I²C或PWM介面
• 線長
• 線徑
• 是否需要雙絞
• 是否需要屏蔽
• 鎖扣與防呆需求
• 振動與使用環境

如果能提供飛控與周邊設備兩端的原廠Pinout圖面，通常可以大幅降低線序錯誤的風險。

常見接線錯誤

把JST-GH當成通訊規格

JST-GH只是連接器系列，CAN、UART與GPS都可能使用。

UART的TX直接接TX

UART通常需要TX對RX、RX對TX。

CAN只確認CAN_H與CAN_L，卻忽略終端

總線拓撲與120Ω終端配置也是CAN可靠度的重要部分。

I²C只看Pin數，不確認訊號電壓

不同設備可能採用不同邏輯電位。

只依線色接線

線色不是全球統一的Pinout標準，仍應以原廠規格書為準。

總結

無人機飛控線材包含GPS、CAN／DroneCAN、UART、I²C與PWM等不同類型，而這些名稱代表的是不同通訊或控制方式，不只是不同的接頭。

GPS可能同時整合UART與I²C；DroneCAN建立於CAN總線之上；UART通常採點對點TX／RX通訊；I²C適合感測器與短距離多裝置連接；PWM則常用於ESC及Servo控制。

飛控線束設計的核心不是「找到一條可以插上的線」，而是確認兩端Connector、Pinout、訊號電壓、通訊介面、線材結構與使用環境完全匹配。

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