讓地平線X3運(yùn)行PX4(硬件篇)

現(xiàn)在看下來開源的飛控已經(jīng)很穩(wěn)定了，就是PX4和APM（國內(nèi)有個(gè)基于模型開發(fā)的，不過在國外，全球的市場看，不太行，加油吧~），剩下就是FPV這塊了，也是一個(gè)樹下7個(gè)娃。接著就是一些開源的小飛控。

所以對(duì)于現(xiàn)在不用DJI商用飛控這些無人機(jī)，那現(xiàn)在選擇也就是PX4了，至于為什么不是APM，我也說不明白，PX4總體是更高級(jí)一些的，而且在設(shè)計(jì)之初就選用很好的技術(shù)路線，所以也是高端和專業(yè)的代名詞。

PX4，一種是開發(fā)板就是上面有IMU，MCU，接口什么的，專注于飛行本身。還有一種是偏向于上層控制的，就是一個(gè)較強(qiáng)的計(jì)算模塊來發(fā)送飛行指令的。

隨著開源硬件樹莓派，這些廉價(jià)的ARM硬件盛行，有人就在想，和PX4飛行固件能不能碰撞出不一樣的火花，那有人就想，直接讓樹莓派運(yùn)行固件就好。

就是這樣

樹莓派硬件運(yùn)行PX4飛控固件， 這文章好像是21年寫的。

當(dāng)時(shí)的文章現(xiàn)在在現(xiàn)在看起來是有點(diǎn)呆逼的

重溫這篇文章，或是重寫這個(gè)文章的理由也很簡單，重溫這個(gè)硬件，以及試著給地平線設(shè)計(jì)一個(gè)飛行的載板，地平線的邊緣算力是有點(diǎn)強(qiáng)的。

閑話不多說，開始！

我們從板子的設(shè)計(jì)上面看，就是6個(gè)功能塊：GPS，雙路的IMU，多樣的RC輸入，氣壓，額外的接口（ADC，I2C，UART），電源控制。

1. 雙IMU芯片。Navio2采用兩只IMU芯片,既可以提高飛行性能,也實(shí)現(xiàn)了冗余設(shè)計(jì),提高了可靠性。

2. 改進(jìn)的MS5611性能。之前MS5611與總線上其他芯片共享,會(huì)產(chǎn)生噪聲。Navio2獨(dú)立MS5611于I2C總線上,消除了這一影響。

3. 用微控制器代替PCA9685 PWM發(fā)生器。之前版本采用PCA9685芯片產(chǎn)生PWM,但其每個(gè)通道的頻率不能獨(dú)立控制,給馬達(dá)和舵機(jī)帶來問題。Navio2采用微控制器代替,可以按組設(shè)置每個(gè)輸出通道的頻率,解決這個(gè)問題。

4. PPM/SBUS解碼由微控制器代替DMA完成。之前Navio+采用DMA采樣PPM信號(hào),占用大量系統(tǒng)資源。Navio2由微控制器完成PPM/SBUS采樣,釋放Raspberry Pi 2的處理器核心用于其他任務(wù)。

5. AUX SPI。Navio2是第一個(gè)利用Raspberry Pi的AUX SPI控制器的HAT。兩個(gè)SPI控制器允許更有效地分配傳感器。

6. ADC接口。之前Navio+的ADC通道只在板底的焊盤上可用,不方便。Navio2的這些通道在DF13接口上可方便訪問。

7. 更好的Linux集成。PWM、ADC、SBUS和PPM通過Linux sysfs集成,可以方便從任何編程語言訪問。未來會(huì)有更深入的集成。

具體的傳感器就是這幾個(gè)

因?yàn)檫€面臨一個(gè)硬件驅(qū)動(dòng)的問題，所以給出的驅(qū)動(dòng)代碼也要學(xué)習(xí)！

MPU9250，實(shí)際上是內(nèi)部集成了一個(gè) MPU6500 六軸傳感器和一個(gè) AK8963 三軸磁力計(jì)，他們共用一個(gè) IIC 接口，這樣組合成一個(gè)九軸傳感器。

MPU9250使用的是SPI，20Mhz的采樣頻率

函數(shù)庫很簡單的，就是一個(gè)更新函數(shù)就可以得到數(shù)據(jù)的

寫一個(gè)獲取ACC的函數(shù)

這些是芯片的電氣參數(shù)

這個(gè)是芯片的引腳，現(xiàn)在的資料都是IIC的，SPI的設(shè)計(jì)需要看芯片手冊(cè)的

這里放一個(gè)IIC的原理圖

SPI的使用就是傳輸速率很穩(wěn)定性上面

MPU9250內(nèi)置慣性測(cè)量單元(IMU)芯片可以通過SPI接口或IIC接口與主機(jī)通信。相比而言,SPI接口有以下優(yōu)點(diǎn):

1. 速度更快。SPI通常可以達(dá)到更高的通信速度,最大可以達(dá)到10MHz以上。IIC通常最高只有400KHz,通信速度較慢。

2. 并行通信。SPI采用并行通信,可以同時(shí)發(fā)送和接收多位數(shù)據(jù),通信效率更高。IIC采用串行通信,一次只能發(fā)送和接收1位數(shù)據(jù)。

3. 更簡單。SPI只需要4條線(SCLK,MOSI,MISO,CSN)即可完成全雙工通信。IIC需要至少2條線(SDA,SCL),通信協(xié)議也較為復(fù)雜。

4. 可實(shí)現(xiàn)更長傳輸距離。采用SPI可以實(shí)現(xiàn)較長(10米以上)的傳輸距離。IIC由于采用開漏輸出,傳輸距離較短,一般只有幾米。

5. 支持更高靈活性。SPI通信可以由片選信號(hào)(CSN)控制從機(jī),主機(jī)可以與多個(gè)從機(jī)通信; each從機(jī)也可以有自己的通信速率。IIC只能固定通信,通信速率也相同。

6. 更強(qiáng)的抗干擾能力。SPI采用差分信號(hào),對(duì)噪聲更加魯棒。IIC易受電磁干擾影響,通信質(zhì)量較差。

ST的這個(gè)IMU，我源碼里面沒有找到驅(qū)動(dòng)？

隨便看了看，IIC，不是SPI的

數(shù)據(jù)手冊(cè)里面有

芯片的引腳圖

定義

原理圖

兩個(gè)IMU，SPI的接口

emmmm，我要不是搞錯(cuò)了+和2這個(gè)版本，要不就是驅(qū)動(dòng)里面沒有寫這個(gè)芯片的驅(qū)動(dòng)。

寫了，我搞錯(cuò)了。

也是SPI的

這個(gè)是氣壓傳感器，電阻橋

氣壓傳感器是使用的IIC

這個(gè)是2，最大的改變就是STM32芯片的引入是處理RC信號(hào)的

這個(gè)是+，兩個(gè)版本

這個(gè)是老版本的

Selected: MPU9250 Connection established: True Acc: +0.014 +0.139 +9.974 Gyr: -0.042 +0.022 +0.011 Mag: -3525.450 +29.584 +0.000 Acc: -0.010 +0.268 +10.036 Gyr: -0.042 +0.019 +0.015 Mag: -14.963 +43.390 -50.130 Acc: -0.010 +0.278 +9.888 Gyr: -0.043 +0.021 +0.012 Mag: -16.566 +42.852 -50.302 Acc: +0.010 +0.187 +10.041 Gyr: -0.039 +0.021 +0.011 Mag: -14.963 +42.314 -50.817 Acc: -0.062 +0.158 +9.855 Gyr: -0.039 +0.020 +0.011 Mag: -15.497 +42.493 -49.959 Acc: -0.067 +0.196 +10.056 Gyr: -0.044 +0.020 +0.013 Mag: -14.963 +43.748 -50.130

打印出來的數(shù)據(jù)

這個(gè)是擴(kuò)展的接口

這個(gè)就是有趣的東西，有了這個(gè)就可以設(shè)計(jì)電路板了

2代少了PWM的驅(qū)動(dòng)芯片，ADS1115，ADC轉(zhuǎn)換芯片。

這個(gè)好像是一代的引腳來著

這東西不難設(shè)計(jì)，主要是不想自己寫驅(qū)動(dòng)，想直接用。

還有這個(gè)小玩意兒，我也是設(shè)計(jì)完了，上圖是印度小哥的

目前，我就繪制IMU，GPU，留些接口就行，這個(gè)STM32的設(shè)計(jì)是需要一些時(shí)間的。

審核編輯 ：李倩