SmartESAD

Overview

SmartESAD (Electronic Safe-Arm Device protocol) — двосторонній послідовний протокол між польотним контролером і піротехнічним пристроєм, який замінює класичну пару PWM-сигналів ARM/FIRE. Замість двох односпрямованих ліній SmartESAD дає польотному контролеру повний контроль над послідовністю безпеки, а у відповідь отримує стан пристрою, залишок таймерів і телеметрію.

SmartESAD is a bidirectional serial protocol between the flight controller and pyrotechnic device, replacing the classic PWM ARM/FIRE signal pair. Instead of two one-way lines, SmartESAD gives the FC full control of the safety sequence and returns the device’s live state, remaining timer counts, and telemetry.

Ця сторінка описує протокол smartESAD v1.1 (іменування станів Cold/Timer/Safe) та прошивку KIWI Betaflight гілки 2025.12. This page covers smartESAD v1.1 and the KIWI Betaflight 2025.12 firmware line.

Переваги над PWM / Advantages over PWM

Архітектура безпеки / Safety architecture

SmartESAD реалізує модель з кількома незалежними рівнями захисту. Щоб підривник отримав напругу, усі перелічені умови мають бути виконані одночасно. Бажано прочитати MIL-STD-1316F для розуміння принципів.

SmartESAD implements a defence-in-depth model. All the conditions below must hold simultaneously for the initiator to receive energy.

Протокол додатково передбачає GPIO co-sign (IN_ARM, IN_BLAST) — окрему фізичну лінію підтвердження. На платах KIWI підключення суто послідовне (без GPIO), тому цей гейт опційний і залежить від конкретного виробу.

Стани системи / System States

SmartESAD керує пристроєм через послідовність станів безпеки. Перехід між основними станами — лише вперед:

The FC drives SmartESAD through this safety state progression. Forward transitions only:

START ──Version──▶ DEACTIVATED ──Activate──▶ COLD ──Timer──▶ TIMER
                        ▲                     ▲                │ (auto, after
                        │                     │                │  countdown)
                   Deactivate            Cold cmd*             ▼
                 (з будь-якого       (*таймер продовжує      SAFE ──Arm──▶ [CHARGE_UP] ──▶ ARMED ──Fire──▶ FIRED
                  стану крім Fired)    цокати, правило R1)         (лише плати з                (термінальний
                                                                    конденсатором)               стан)

Захисні таймери / Safety timers

SmartESAD веде два незалежні таймери:

Обидва налаштовуються через CLI (kiwi_esad set timer / kiwi_esad set destruct_delay), зберігаються у флеш пристрою командою kiwi_esad save і переживають перезавантаження.

Налаштування пристрою / Device persistent settings

Зберігаються у флеші пристрою (не польотного контролера) у двосторінковому буфері з CRC-32. При пошкодженні — fallback на заводські значення, ніколи на Armed. Змінюються через kiwi_esad set <name> <N> + kiwi_esad save (див. довідник команд).

Stored in the device’s flash (not the FC). On corruption the device falls back to compiled defaults — never to Armed.

Опційний імпакт-постріл працює завжди, коли пристрій у стані Armed: акселерометр виявляє удар понад поріг і пристрій переходить Armed → Fired без жодної команди з UART.

Швидке налаштування / Quick setup

1. Підключення / Wiring

Один UART (TX, RX, GND) від польотного контролера до ESAD:

• FC TX → ESAD RX
• FC RX → ESAD TX
• спільний GND

Швидкість фіксована: 57600 8N1, без апаратного керування потоком.

2. CLI у Betaflight

# Призначити UART для SmartESAD (приклад: UART1 = serial 0)
serial 0 1048576 57600 57600 0 57600

# Налаштування пристрою (зберігаються у флеші ESAD)
kiwi_esad deactivate
kiwi_esad set timer 420
kiwi_esad set destruct_delay 7200
kiwi_esad set impact_threshold 120
kiwi_esad set takeoff_required 0
kiwi_esad set safe_on_lostconnection 0
kiwi_esad save
kiwi_esad activate

# Налаштування польотного контролера
set kiwi_esad_poll_interval_ms = 100
set kiwi_esad_fault_threshold = 3
set kiwi_esad_activate_on_boot = 0
set kiwi_esad_activation_delay_s = 0

# Позиція OSD елементів
set kiwi_osd_esad_status_pos = 2242
set kiwi_osd_esad_debug_pos  = 2498   # 2498 = bottom-left; 341 = hidden

# Перемикачі RC
aux 1 57 2 1725 2100 0 0     # ATAK on AUX3 — momentary, OR logic, no link
aux 2 58 3 1725 2100 0 0     # FIRE on AUX4 — momentary, OR logic, no link

save

Формула позиції OSD: pos = x + (y * 32) + 2048 (2048 = видимий у профілі 1). Значення 341 ховає елемент.

Примітка про маску serial: у прошивках гілки 2025.12 FUNCTION_KIWI_ESAD = 1048576 (біт 20). У збірках на базі 2026.6+ маска змінена на 2097152 (біт 21), а permanentId боксів зсунуто 56/57/58/62 → 57/58/59/63.

3. Betaflight Configurator

1. Ports → оберіть UART і увімкніть KIWI ESAD.
2. Modes → призначте KIWI ESAD ACTIVE / ATAK / FIRE на перемикачі пульта.
3. OSD → розмістіть елемент ESAD Status на екрані.

Перемикачі RC / RC mode boxes

Бокси спрацьовують по фронту (edge-triggered): на кожному rising/falling фронті прошивка один раз відправляє відповідну команду. Між подіями FC опитує стан пристрою кожні kiwi_esad_poll_interval_ms.

Boxes are edge-triggered: each rising/falling edge emits the command once; between events the FC polls device state.

Приклад прив’язки (FC ARM на AUX1, ESAD на AUX2/3/4, CFG на AUX5):

aux 0  0 0 1300 2100 0 0     # FC ARM           on AUX1
aux 1 56 1 1725 2100 0 0     # KIWI ESAD ACTIVE on AUX2
aux 2 57 2 1725 2100 0 0     # KIWI ESAD ATAK   on AUX3
aux 3 58 3 1725 2100 0 0     # KIWI ESAD FIRE   on AUX4
aux 4 62 4 1725 2100 0 0     # KIWI ESAD CFG    on AUX5 (ON=DACT, OFF=ACTV)
save

Формат: aux <slot> <permanentId> <auxChannel_0based> <startUs> <endUs> <modeLogic> <linkedTo>. Поріг 1725 мкс дає мертву зону вище середини стіка.

Двоключовий інтерлок / two-key interlock: прив’яжіть FIRE так, щоб він працював лише коли ATAK теж активний — останнє поле 57 у рядку FIRE:

aux 3 58 3 1725 2100 0 57    # FIRE діє лише поки ATAK (57) теж HIGH

Рекомендовано для бойового спорядження. Recommended for live ordnance.

CFG-бокс (maintenance): поки утримується HIGH, FC призупиняє автоактиваційні цикли, щоб оператор міг заливати налаштування (kiwi_esad set …, kiwi_esad save) навіть при kiwi_esad_activate_on_boot = 1. Автоцикли поновлюються після disarm польотного контролера.

Налаштування польотного контролера / FC-side settings

Звичайні змінні Betaflight CLI (set <name> = <value>, потім save):

Таблиця автоактивації / Auto-activation matrix

Довідник CLI команд / CLI command reference

Прошивка KIWI має вбудовану CLI команду kiwi_esad для керування та діагностики пристрою прямо з CLI Betaflight (Configurator → CLI, або термінал на USB-порту, 115200, символ # вмикає CLI).

The KIWI firmware ships a kiwi_esad CLI command for driving and debugging the device straight from the Betaflight CLI.

Команди стану / Status commands

Приклад виводу kiwi_esad status:

# kiwi_esad status
state: COLD
remaining_secs: 420
status_byte: 0x01
det_check_ok: yes
pin_present: no
vcap_mv: 0
vbat_mv: 12600
peak_metric: 64
link_alive: yes
misses: 0
last_fault: code=0x00 subcode=0x00
firmware_version: 0x01010000
reset_cause: 0x00
auto_phase: IDLE
countdown_remaining_ms: 0
boot_phase: DISABLED
cfg_mode: off

Поля / Fields:

Команди керування / Action commands

Кожна команда чекає відповідь пристрою до 500 мс і друкує результат:

-> OK  state: TIMER  fault: 0x00/0x00

Команди налаштувань / Settings commands

set пише значення у RAM пристрою; зберігає лише kiwi_esad save. Пристрій приймає set/save у станах Cold або Deactivated (save — Safe або Deactivated).

set writes device RAM; only kiwi_esad save persists. Accepted in Cold / Deactivated.

Якщо set/save відхилено з fault: 0x06/0x01 (WrongState), CLI підкаже правильний шлях:

tip: Set/Save accept state in {Safe, Deactivated}. Use
`kiwi_esad deactivate` to enter CFG, push, then `kiwi_esad activate`.

Приклад повної сесії / Full bench session

# kiwi_esad status
state: COLD  remaining_secs: 7
link_alive: yes  misses: 0
...

# kiwi_esad timer
-> OK  state: TIMER  fault: 0x00/0x00

# kiwi_esad status
state: SAFE  remaining_secs: 7189

# kiwi_esad arm
-> OK  state: ARMED  fault: 0x00/0x00

# kiwi_esad fire
-> OK  state: FIRED  fault: 0x00/0x00

Довідник кодів відмов / Fault code reference

last_fault: code=0xCC subcode=0xSS у виводі kiwi_esad status та fault: 0xCC/0xSS після команд. Код не скидається автоматично — тримає останню причину відмови, а не поточний стан.

Top-level codes:

Subcodes для PreconditionFailed (0x06):

OSD-індикація / OSD display

Основний елемент (kiwi_osd_esad_status_pos), 9 символів:

Діагностичний рядок (kiwi_osd_esad_debug_pos, за замовчуванням схований) показує телеметрію: ED+ V24.1 B12.4 P- M64 — det-check, напруга конденсатора, напруга батареї, шунт-пін, peak-metric акселерометра. Для стендів і демонстрацій; у польових збірках ховайте (341).

Поведінка при втраті зв’язку / Failsafe & link-loss

• Disarm польотника повертає пристрій у безпечний стан (якщо boot-latch не активний). Запущені countdown при цьому не скасовуються — правило R1.
• FC-side watchdog: misses ≥ kiwi_esad_fault_threshold → OSD ESAD LOST, стан UNKNOWN. Опитування продовжується; перша успішна відповідь відновлює все.
• Device-side safe_on_lostconnection: коли увімкнено, пристрій сам переводить Timer/Safe/Armed → Cold після ~1 с тиші від FC.
• Відкат стану (пристрій перезавантажився, стан опустився нижче попереднього): FC скидає фіксатори автоактивації — оператор мусить явно повторити послідовність озброєння.
• FC ніколи не стріляє сам. Прошивка лише передає намір оператора; фінальний гейт пострілу — власна логіка пристрою.

Діагностика / Troubleshooting

Усе через CLI Betaflight (Configurator → CLI). Перший крок завжди — kiwi_esad status.

Прослуховування шини / Sniffing the wire

Для глибокої діагностики можна дивитися сирі кадри:

1. Зовнішній USB-TTL адаптер паралельно на лінію TX або RX (спільний GND) — FC продовжує працювати з ESAD, ви бачите трафік.

2. serialpassthrough: звільніть порт і прокиньте його на USB:

   serial 0 0 57600 57600 0 57600     # зняти FUNCTION_KIWI_ESAD з UART1
   save
   # після перезавантаження:
   serialpassthrough usart1 57600
   

   Зверніть увагу: serialpassthrough приймає ім’я порту (usart1, usart2…), а не числовий індекс. Поверніть функцію назад (serial 0 1048576 … + save) після діагностики.

Протокол / Protocol summary

Нижче — стислий підсумок. Повна специфікація інтерфейсу: smartESAD v1.2 Protocol Specification. Full interface specification linked above.

Сумісні плати / Compatible boards

SmartESAD вбудовано у прошивку KIWI Betaflight для всіх плат KIWI:

• KIWI F405 6S
• KIWI F405 12S
• KIWI F722
• KIWI H743

Стандарти / Standards

SmartESAD спроектовано на принципах:

• MIL-STD-1316F — Fuze Design Safety Criteria (DoD)
• STANAG 4560 ed 3 — EED Assessment & Test Methods (NATO)
• NAWCWD TP 8504 — Design Methodology for Safe and Arm Devices (US Navy)
• AOP-4187 Ed A v1 — Fuzing System Safety Design (NATO)

Це не сертифікація; зазначені стандарти — джерело правил дизайну. Цільовий ризик передчасного озброєння — менше 1 на 1 000 000 пристроїв (MIL-STD-1316F §4.3).