助你轻松DIY四轴飞行器——新唐M452飞控套件评测
发布时间:2015-11-20
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助你轻松DIY四轴飞行器——新唐M452飞控套件评测
发布时间:2015-11-20
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“只要站在风口,猪也能飞起来”,因为这句话,多少人都在忙着找风口,前段时间,英特尔巨资投向中国无人机制造商Yuneec,引起了广泛关注,是否无人机又会是下一个热炒的领域?事实上,无人机发展至今已经有近100年的历史,一直以来,受到技术、政策等因素的限制,无人机发展速度一直比较缓慢而且主要集中军事领域,说真的,那可是真正高大上的东西,而最近几年,得益于微机电控制技术的发展,一种新颖的无人机产品诞生了,也就是目前大家所普遍认知的四轴飞行器,而借着这次的东风,国内也催生出了一股四轴飞行器的DIY潮,而今天爱板网就要给大家推荐一款由新唐电子推出的基于自家Cortex-M4微控制器的四轴飞控套件。

话不多说,直接上图,我们先来看下整个新唐的四轴飞控套件。

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简易的包装,盒内配件包括一块M452飞控主板、一块N79E814遥控把手、两个SSV7241 2.4G 发射接收模块、一块分电板以及一个Nu-Link Me下载调试器。
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可以看到,M452飞控套件并不像我们预想的那样提供一个完整的四轴飞行器平台,单单提供了部分核心的部件,而像电机、机架、电调等部件需要我们自己去购买,这样做的目的无非是让玩家根据需要选择自己理想的四轴模型去DIY。

分别来看下新唐M452飞控套件的这几个板卡。

M452飞控板

M452飞控套件的飞控板设计的还是非常精致的小巧的,考虑到在四轴机架上的布局摆放,飞控板上的电子元器件都在板卡的正面一侧,外设扩展接口则是沿着PCB板周边布局,方面各种信号线的DIY。

飞控板的主控是采用了新唐NuMicro M452 USB系列微控制器,基于ARM Cortex-M4处理器,内建DSP以及浮点运算单元,能更好的负责飞行主控功能。同时,飞控板上搭载了用于判断方向的电子罗盘、用于定高的气压计以及稳定的MPU-6050 6轴加速度计/陀螺仪。

在这简单的解释下各个传感器在四轴中的作用:

  • 加速度传感器的主要作用是利用重力效应给四轴飞行器提供一个水平基准
  • 陀螺仪是用来测量角速度的,其反映的是自身角度的变化
  • 电子罗盘的主要作用是利用地球南北极磁力给四轴飞行器提供一个方向基准

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主控制器具体型号为M452LG6AE USB,最大主频为72MHz,内部集成了256KB Flash、32KB SRAM,包含了ADC、DAC、PWM、USB2.0 OTG、定时器、时钟、UART、SPI、I2C等功能。

微控制器的硬件系统框图如下所示。

飞控板四个角预留了定位孔,可以让用户方便选择适合的机架用于固定。

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在四轴飞行器的DIY中,飞控板的各个信号连接如下图所示,我们可以看到,除了四轴必备的几个功能接口,飞控板还给我们预留了蓝牙串口接口以及可以接入更多传感器的扩展IO口,非常实用。

遥控板

M452飞控套件的遥控板设计的还是挺“幽默”的,板卡直接就是一个遥控柄的原型,在没有外壳的情况下也非常容易操作。从下图中可以看到,遥控板的电路非常的简单,主控是基于新唐的N79E814微控制器,这是基于8位的51系列微控制器,遥控板上的功能非常的简单,有电源开关、油门遥感、方向遥感、蜂鸣器、机械按键、电源指示灯、调试接口等,满足基本的使用需求。

在遥控板背面我们可以看到其采用了4节5号干电池的供电方式,其中供给主控制器N79E814的电压是通过LD0转3.3V输出的。M45xfeikong-4

2.4GHz 收发器模块

无线通信方式采用了南方硅谷的SSV7241 2.4G RF收发器模块,有两个,一个通过SPI信号通信遥控板连接,另一个连接M452的飞控板。

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仔细看的话还是会发现做工确实有些粗糙,据官方介绍,两个模块间的无线通信距离的话大概在50米左右。

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分电板

分电板其实就没什么好说的,仅仅是为了将供电分给各个电调,并且在M452的飞控套件中还能通过飞控板的信号连接来随时侦测电量。

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Nu-Link Me下载调试器

Nu-Link Me下载调试器则是新唐Nu-Link Debug Adapter中的一种,支持基于SWD讯号接口进行ICP工程,用户可使用新唐NuMicro ICP Programming Tool软件进行芯片固件更新,也适用于芯片固件量产。并且支持第三方开发工具,如Keil、IAR等IDE工具。

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DIY四轴飞行器

为了验证下新唐飞控套件,笔者把原先的四轴飞行器改动了一下,把新唐M452的这个套件全部用上去,如下图所示,效果看上去还不错,只不过机架不是特殊选定的,没法用飞控板上的定位柱固定,只能用双面泡棉胶暂时固定。

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在新唐的官方论坛中有最新的飞控固件源码以及飞控参数的调试软件AHRS,笔者目前看到的只有适用于keil的代码,最新版本为1.42。

将Nu-Link Me下载调试器连接飞控板进行下载,将编译好的固件烧写入飞控板。

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下载完成,准备开始试飞。

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解除飞控板的锁定后,轻推油门杆,电机转起来了。(遥控板的操作可以参考新唐四轴套件的使用说明)

原以为一切OK的时候发现飞行器很容易出现侧翻现象,没法子,似乎新唐提供的默认的PID参数跟我这个飞行器不是太匹配,这时想到用新唐提供的调试软件AHR调整下PID参数。

通过串口连接飞控板的串口信号引脚。打开AHR软件,配置相应的串口端号。

选PID一栏的标签。

上图中的名词解释:

  • YAW:转圈
  • PITCH:前后翻滚
  • ROLL:左右翻滚

看官方的介绍,PID分为两层,左边9个是Level(ACC)的PID,右边9个是Rate(Gyro)的PID,先由Rate P直调起,尽量调高P值以不引起机体震荡为原则,之后调Level P值,再调Level I值,一样尽量调高I值以不引起机体震荡为原则,之后调Rate I值。D值在室内无风可不调,室外有风可小幅调整增加抗风性,一样不引起机体震荡为原则。除了PID参数的调整,AHR软件还包括Altitude、Velicity、Calibration等参数设置。有些遗憾的是,笔者调了很久也没达到那种平稳飞行的状态,总感觉机身有些震荡,准备后续慢慢调试,有结果会在本文补充调整后的PID参数。

小结

介绍并实际体验了新唐推出的M452飞控套件,整个套件主要基于M452飞控板+N79E814遥控板+南方硅谷2.4G SSV7241无线收发器模块,配合新唐提供的资料、代码以及软件工具等,用户可以通过Nu-LINK Me方便的实现对板卡的开发、调试,M452飞控套件绝对是一个非常不错的DIY四轴飞行器的开发套件,不过,笔者还是推荐本身对四轴飞行器有一定了解的用户使用,毕竟实际体验下来,新唐的飞控套件并不是一套完全傻瓜式的四轴飞行器DIY套件,从上手到想要真正实现稳定飞行难度还是不小的。

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讨论 (2)

讨论区
zhengzhirui ·  2015-11-25
mido ·  2015-11-20
月光9850 ·  2015-11-24

@mido:算法他们不行的

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