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            當前位置:首頁 > 嵌入式培訓 > 嵌入式學習 > 講師博文 > 飛行控制器Pixhawk簡介

            飛行控制器Pixhawk簡介 時間:2018-08-15      來源:未知

            Pixhawk是一款由PX4開源項目設計并由3DR公司制造生產的高級自動駕駛儀系統。其前身是APM,由于APM的處理器已經接近滿負荷,沒有辦法滿足更復雜的運算處理,所以硬件廠商采用了目前新標準的32位ARM處理器,它采用了ST Microelectronic先進的處理器及傳感器技術且搭載了NuttX的實時操作系統,在模型自動控制方面有著出色的性能、靈活性和可靠性。

            本文鏈接地址:http://www.s9891.com/Column/7615.html

            Pixhawk系統的優勢在于它繼承了多線程,一個類似于UNIX/Linux類型的編程環境,全新自動駕駛儀的功能如Lua腳本任務以及飛行模式,并且有一個自定義PX4底層驅動來確保全周期的定時處理。這些高級功能保證了自動飛行姿態的自由性。Pixhawk將同現有的APM和PX4無縫連接,所以在一定程度上不會給用戶造成太多的新鮮感。

            旗艦版Pixhawk模式將伴有新的外部設備選項,包括一個由外部多彩LED指示燈現實的數字氣流傳感器以及一個外部的磁強計。所有的外設都是自動檢測和配置的。

            簡介

            PIXHAWK 的所有硬件都是透明的,它用的是什么芯片和傳感器一目了然,所有的總線和外設都進行引出,不但以后可以兼容一些其他外設,而且對于有開發能力的用戶提供了方便。 PIXHAWK 是一個雙處理器的飛行控制器,一個擅長于強大運算的 32 bit STM32F427 Cortex M4 核心 168 MHz/256 KB RAM/2 MB Flash 處理器,還有一個主要定位于工業用途的協處理器 32 bit STM32F103,它的特點就是安全穩定。所以就算主處理器死機了,還有一個協處理器來保障安全。

            1. 特性

            Ÿ 核心MCU 性能:168 MHz / 252 MIPS Cortex-M4F;

            Ÿ 輸出能力:14 PWM / 舵機輸出(其中8 個帶有失效保護功能,可人工設定。

            Ÿ 6 個可用于輸入,全部支持高壓舵機);

            Ÿ 大量外設接口(UART,I2C,CAN);

            Ÿ 在飛翼模式中,可以使用飛行中備份系統,可設置。可存儲飛行狀態等數據;

            Ÿ 多余度供電系統,可實現不間斷供電;

            Ÿ 外置安全開關;

            Ÿ 全色LED 智能指示燈;

            Ÿ 大音量智能聲音指示器;

            Ÿ 集成microSD 卡控制器,可以進行高速數據記錄。

            2.MCU

            Ÿ 32bit,STM32F427,Cortex M4 核心,帶有浮點運算器;

            Ÿ 168 MHz;

            Ÿ 256 KB RAM;

            Ÿ 2 MB Flash;

            Ÿ 32 bit,STM32F103 失效保護控制器。

            3.傳感器

            Ÿ ST 公司小型L3GD20H 16 bit 陀螺芯片;

            Ÿ ST 公司小型LSM303D 14 bit 加速度/磁場芯片;

            Ÿ Invensense 公司MPU 6000 三軸加速度/陀螺儀

            Ÿ MEAS 公司MS5611 氣壓芯片。

            4. 通信

            Ÿ 5x UART(串口),1 個帶有高驅動能力,2 個帶有流控制功能;

            Ÿ 2x CAN ,1 個帶有內置3.3V 轉換器,另一個需要外置轉換器;

            Ÿ 支持Spektrum DSM / DSM2 / DSM-X 輸入;

            Ÿ 支持Futaba S.BUSő 輸入;

            Ÿ 支持PPM 信號輸入;

            Ÿ 支持RSSI (PWM 信號)輸入;

            Ÿ I2C;

            Ÿ SPI;

            Ÿ 3.3 and 6.6V ADC 電壓信號輸入;

            Ÿ 內置microUSB 接口,并可擴展外部microUSB 接口。

            5. 電源和保護

            Ÿ 電源失效后自動二極管控制(不間斷供電);

            Ÿ 支持大10V 舵機電源和大10A 功耗;

            Ÿ 所有的外圍輸出帶有功率保護;

            Ÿ 所有輸入帶有靜電保護。

            6. 擴展

            Ÿ 數字空速傳感器,PIXHawk 支持MS4525DO 數字差壓傳感器作為空速傳感器。這是一種貼片內置14 位精度壓差采集和11 位精度溫度采集的氣壓傳感;芯片。使用1PSI 量程,內部采樣精度為24bit,分辨率0.84Pa;

            Ÿ 外部USB 擴展接口(可安裝在設備外殼);

            Ÿ 外置全色彩LED ;

            Ÿ I2C 分線器。

            正面

            1. SpektrumDSM2 或DSMX 衛星接收機接口

            2.(絲印字符TELEM1)TTL 串口數據,數傳電臺

            3.(絲印字符TELEM2)TTL 串口數據,常用于連接OSD

            4. 外接USB 連接口,用于延長USB 接口到外面

            5. SPI 總線

            6. 電源模塊接口

            7. 安全開關接口

            8. 蜂鳴器接口

            9. TTL 串口4 和5

            10. GPS 模塊接口

            11. CAN 總線接口

            12. I2C 總線接口

            13. ADC 輸入高6.6V

            14. ADC 輸入高3.3V

            15. LED 信號燈

            側面1

            1. 輸入輸出模塊復位按鈕

            2. TF 卡插槽

            3. 飛行控制模塊復位按鈕

            4. Micro - USB 接口

            側面2

            1. 遙控器輸入PPM 格式,多支持8 個通道,大多數用戶需要PWM 轉PPM 模塊。

            2. S.Bus 輸出。

            3. 主輸出,8 個PWM 通道,用于連接電調或者舵機。

            4. 輔助輸出,6 個PWM 通道,用于其它擴展,例如舵機云臺。

            接口引線介紹

            • TELEM1, TELEM2 接口

            Pin Signal Volt
            1(red) VCC +5V
            2(blk) TX(OUT) ±3.3V
            3(blk) RX(IN) ±3.3V
            4(blk) CTS(IN) ±3.3V
            5(blk) (OUT) ±3.3V
            6(blk) GND ±3.3V
             

            Ÿ GPS 接口

            Ÿ 串行端口4/5 - 由于空間的限制兩個端口都在一個連接器

            Ÿ ADC 6.6V

            Ÿ 6.6 ADC 輸入,6.6V 電壓模擬信號輸入,接的外部設備是空速傳感器。還可用于聲吶的接口或者其他模擬傳感器。

            Ÿ ADC 3.3V

            3.3ADC 輸入,3.3V 電壓模擬信號輸入,接的外部設備是光流傳感器。還可用于聲吶的接口或者其他模擬傳感器。

            Ÿ I2C (羅盤)

            這里的I2C 接口可以接GPS 里面外置的羅盤,還可以接外擴的I2C,如果我們用不到pixhawk 的RGB 模塊的話就可以直接把外置GPS 上的羅盤接到I2C 這個接口上面,但是如果我們要用到pixhawk 的RGB 模塊的話,就必須用到這個I2C接口來擴展, 因為pixhawk 配的RGB 模塊必須由I2C 接口和USB 外擴口來供電。

            Ÿ CAN

            CAN總線現在還沒有使用,官方正在嘗試研發CAN電調。DJI的禪思也是用的CAN總線,是外部磁力計的接口。

            Ÿ SPI

            可以外接實時時鐘、AD轉換器。

            Ÿ POWER (電源)

            Ÿ SWITCH(安全開關)

            Ÿ SPKT/DSM接口

            兼容 Spektrum DSM / DSM2 / DSM-XÂ? 衛星接收機輸入: 允許使用 Specktrum 遙控接收機,對于 Spektrum DSM, DSM2或者 DSMX 衛星接收機,直接接在 SPKT/DSM 接口。 DSM 是Digital Spread Spectrum Modulation 的縮寫,一共有三代: DSM、 DSM2、 DSMX。常見的是 DSM2, JR 的遙控器和 Spectrum 的遙控器都支持。該協議也是一種串行協議,但是比 S.BUS 更加通用,使用的標準串口定義,所以市面上兼容接收機更加便宜,兼容的設備也更多,比如電直的三軸陀螺 VBar 就可以直接接受 DSM2信號。

            但是該協議并不是一種總線化的協議,要靠接收機取把協議變為 PWM 來驅動舵機, DSM2接口也只能連接接收機和衛星接收機,不過對于飛控來說這個無所謂,反正也是一個接口連接到飛控就可以了。DSMX 是 DSM2的升級版,協議基本一樣就是速率加快了。 DSMX協議可以用于雙向傳輸,即能夠將飛機上的信息傳回遙控器上在液晶屏顯示,不過對于玩兒飛控這個功能不重要,有了電臺和 PC,這個意義不大。

            DSM2硬件協議

            DSM2設備使用三線連接,黑色線是地線,紅色是電源線,另一條是信號線,這個跟舵機一樣,但是注意:電源線是3.3V。信號線上跑的是標準 TTL 串口, 3.3V 電平,串口的電平邏輯跟普通 TTL 串口一致,可以直接跟現在的大部分單片機兼容,比如 STM32。串口波特率115200,數據位8bit, 1個停止位,無校驗位,無流控制。

            DSM2軟件協議

            軟件協議簡單得多。每一幀數據使用兩個 Byte, 16字節。第1個字節表示此幀狀態,為0的時候表示此幀為遙控數據, 1的時候表示為其他數據 。 后 面 4 個 字 節 為 通 道 ID , 對 應 接 收 機 上 面 的 輸 出0: Throttle, 1: Aileron, 2: Elevator, 3: Rudder, 4: Gear, 5: Aux1, 6: Aux2, 7: Aux3 。后11個字節是0~2047的通道數據。 1023為中間值對應輸出1.5ms 的 PWM 信號, 0對應0.75ms, 2047對應2.25ms。一般用于直升機和固定翼飛機上面,所以多旋翼飛機一般用不到這個接口。

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