PIXHAWk飞控介绍

Pixhawk开源群：160094967论坛版本时间说明修订者0.12014-8-10起草目录wikiuavPIXHAWk简介参考网址目录一、PIXHAWK飞控简介及使用说明………………………………………………………………………2二、PIXHAWK插脚引线介绍………………………………………………………………………………14三、PIXHAWK飞控板原理图………………………………………………………………………………15四、PIXHAWK与电机、电调的连接图……………………………………………………………………28Pixhawk开源群：160094967论坛采用PIXHAWK2.4.5作为飞行控制器，它是世界上最出名的开源飞控的硬件厂商3DR最新推出了最新一代飞控系统，其前身是APM，由于APM的处理器已经接近满负荷，没有办法满足更复杂的运算处理，所以硬件厂商采用了目前最新标准的32位ARM处理器，第一代产品是PX4系列，他分为飞控处理器PX4FMU和输入输出接口板PX4IO。PX4系列可以单独使用PX4FMU，但是接线很复杂，也可以配合输入输出接口板PX4IO来使用，但是因为没有统一的外壳，不好固定，再加上使用复杂，所以基本上属于一代实验版本。通过PX4系列的经验，厂商终于简化了结构，把PX4FMU和PX4IO整合到一块板子上，并加上了骨头形状的外壳，优化了硬件和走线，也就是这款第二代产品PIXHAWK。一、PIXHAWK飞控简介及使用说明PIXHAWK的所有硬件都是透明的，它用的是什么芯片和传感器一目了然，所有的总线和外设都进行引出，不但以后可以兼容一些其他外设，而且对于有开发能力的用户提供了方便。PIXHAWK是一个双处理器的飞行控制器，一个擅长于强大运算的32bitSTM32F427CortexM4核心168MHz/256KBRAM/2MBFlash处理器，还有一个主要定位于工业用途的协处理器32bitSTM32F103，它的特点就是安全稳定。所以就算主处理器死机了，还有一个协处理器来保障安全。1）特性●核心MCU性能：168MHz/252MIPSCortex-M4F；●输出能力：14PWM/舵机输出（其中8个带有失效保护功能，可人工设定。6个可用于输入，全部支持高压舵机）；●大量外设接口（UART，I2C，CAN）；●在飞翼模式中，可以使用飞行中备份系统，可设置。可存储飞行状态等数据；●多余度供电系统，可实现不间断供电；●外置安全开关；●全色LED智能指示灯；●大音量智能声音指示器；●集成microSD卡控制器，可以进行高速数据记录。2）MCU●32bit，STM32F427，CortexM4核心，带有浮点运算器；●168MHz；Pixhawk开源群：160094967论坛●256KBRAM；●2MBFlash；●32bit，STM32F103失效保护控制器。3）传感器●ST公司小型L3GD20H16bit陀螺芯片；●ST公司小型LSM303D14bit加速度/磁场芯片；●MEAS公司MS5611气压芯片。4）通信●5xUART（串口），1个带有高驱动能力，2个带有流控制功能；●2xCAN，1个带有内置3.3V转换器，另一个需要外置转换器；●支持SpektrumDSM/DSM2/DSM-X®输入；●支持FutabaS.BUS®输入；●支持PPM信号输入；●支持RSSI（PWM信号）输入；●I2C；●SPI；●3.3and6.6VADC电压信号输入；●内置microUSB接口，并可扩展外部microUSB接口。5）电源●电源失效后自动二极管控制（不间断供电）；●支持最大10V舵机电源和最大10A功耗；●所有外设输出带有功率保护；●所有输入带有静电保护。6）扩展●数字空速传感器，PIXHawk支持MS4525DO数字差压传感器作为空速传感器。这是一种贴片内置14位精度压差采集和11位精度Pixhawk开源群：160094967论坛温度采集的气压传感；芯片。使用1PSI量程，内部采样精度为24bit，分辨率0.84Pa；●外部USB扩展接口（可安装在设备外壳）；●外置全色彩LED；●I2C分线器。PIXHAWK的PCB板是没有地线层和电源层的六层板，虽然达到了降低布线难度和减少交叉的目的，但同时也增加了板子的成本。PCB板布线概况如下图所示：由图示可以看出，其板子左侧是总输出接口，双面贴器件，正面布满通信接插件这是PX4集成下来的优点。四个固定孔在中间，这对板子防震设计是相违背的。两个MCU在同一面45°倾斜放置，其他器件基本都是对其的位置，这样就导致了布线的倾斜和元器件的穿越。PIXHAWK飞行控制器不像很多商业飞控把减震做到飞控外壳的里面，而是需要自己安装一个减震板，这样才能减少由机体产生的细Pixhawk开源群：160094967论坛小震动对飞控的影响。板子的实体外观图如下所示：PIXHAWK飞控板的接口分布图如下Pixhawk开源群：160094967论坛去掉外壳之后来介绍下各个接口的名称Pixhawk开源群：160094967论坛上半部分1SpektrumDSM2或DSMX卫星接收机接口2（丝印字符TELEM1）TTL串口数据，数传电台3（丝印字符TELEM2）TTL串口数据，常用于连接OSD4外接USB连接口，用于延长USB接口到外面5SPI总线Pixhawk开源群：160094967论坛电源模块接口7安全开关接口8蜂鸣器接口9TTL串口4和510GPS模块接口11CAN总线接口12I2C总线接口13ADC输入最高6.6V14ADC输入最高3.3V15LED信号灯中间部分1输入输出模块复位按钮2TF卡插槽3飞行控制模块复位按钮4Micro－USB接口下半部分Pixhawk开源群：160094967论坛遥控器输入PPM格式，最多支持8个通道，大多数用户需要PWM转PPM模块。2S.Bus输出。3主输出，8个PWM通道，用于连接电调或者舵机。4辅助输出，6个PWM通道，用于其它扩展，例如舵机云台。组成部分：蜂鸣器安全开关Pixhawk开源群：160094967论坛电源模块GPS模块（带罗盘）Pixhawk开源群：160094967论坛在我们购买这套飞行控制器里面，包括Pixhawk2.4.5飞控+蜂鸣器+安全开关+4GSD卡+读卡器+PPM编码器+接收机连接线+电流电压模块+LEA-6H高精度GPS+3DRradio数传模块,各部分与飞控板连接如下图把PPM总线或者FutabaSBUS接收线（黑色地线、红色电源线和白色信号线）接在最左边的RC接口上。SB接口是给FutabaSBus预留的，功能尚未完善。Pixhawk开源群：160094967论坛对于SpektrumDSM，DSM2或者DSMX卫星接收机，直接接在SPKT/DSM接口。把从（3DR）分线板引出的一根红黑两根的线接在Pixhawk的任意一个地线（-，黑线)和电源线（+，红线)输出针脚。注意：1、供电接口必须有5V或者与你的舵机相对应的电压，不能直接与电池相连。2、你可以使用ESC的5v电压BEC输出或者用于舵机的足够功率的单独UBEC供电。3、这种接法是可选的，仅在用Pixhawk给外接舵机供电时才是必须的。对于飞行器，将每根信号线从PDB板与Pixhawk上其对应的信号针脚相连。o把每个电机的信号线与对应的信号针脚相连。o针脚1=电机1––针脚5=电机5o针脚2=电机2––针脚6=电机6o针脚3=电机3––针脚7=电机7o针脚4=电机4––针脚8=电机8Pixhawk开源群：160094967论坛对于固定翼飞机，把每个通道的信号线与主信号输出针脚相连。o针脚1=副翼o针脚2=升降舵o针脚3=油门o针脚4=方向舵对于无人车，把油门和方向的信号线与主信号输出针脚相连o针脚3=油门o针脚4=转向Pixhawk开源群：160094967论坛二、PIXHAWK插脚引线介绍TELEM1,TELEM2接口串行端口4/5-由于空间的限制两个端口都在一个连接器ADC6.6VADC3.3VI2C（罗盘）CANSPIPOWER（电池）SWITCH（安全开关）Pixhawk开源群：160094967论坛三、PIXHAWK飞控板原理图第一张原理图主要内容是主控MCU的管脚链表整理。还有两组器件，一个是24M晶振，标出精度是15ppm，封装3225。国内很多人说晶振8M最佳，不要选高了，但是PX4和PIXHawk一直用的24M，而且贴片3225封装的8M都很难买到。另一组器件是FM25V01，128K非易失存储器。这种存储器既有EEPROM的速度，又像Flash一样掉电不会丢失数据，一般用来做备份数据存储，一旦飞控空中故障重启，可以延续前面的状态和计算结果。第一张原理图Pixhawk开源群：160094967论坛第二张原理图主要是对两个串口进行接口扩展。使用了TXS0108通用电平驱动芯片，这与我们常见的各种3232芯片不同，主要是起到信号隔离和增强驱动能力的作用，并不能把TTL转换成RS232等串口形式，这样做的好处是一旦一个串口出现大电流只能烧毁驱动芯片，不会烧毁MCU。这种做法对于工业应用真是“极好的”！但是对于玩家来说，坏哪个芯片都得换板子，因为没法检查和更换，我看必要性一般啊，还不如来个电平转换芯片增加抗干扰来的实惠。第二张原理图Pixhawk开源群：160094967论坛第三张原理图包含JTAG接口，microSD卡槽和内置MicroUSB接口。STM32搭配JTAG，主要是增加通用性。microSD卡槽，这对存储数据时很有用的。内置MicroUSB的设计加上了静电保护芯片，对MCU起到了一定的保护作用。第三张原理图Pixhawk开源群：160094967论坛第四张原理图主要是压力传感器AD采集、I2C总线、SPI接口、ADC接口和CAN总线。I2C接口、SPI接口、ADC接口的处理和CAN接口芯片都中规中矩，没什么可说的。全部的5V供电都是用自恢复保险对输出功率保护，也用了二极管作为反接保护，这个保护对PIX是安全了，但是对外部设备存在一定的隐患。还保留了线性电压的空速传感器接口，这个不知道软件是否兼容，但是数字的空速还是太贵。第四张原理图Pixhawk开源群：160094967论坛第五张图是传感器，但是用了两片L3GD20，不知道是什么用处呢？感觉像是选装件。MS5611气压和LSM303加速度和磁场芯片大家都很熟悉了，处理的中规中矩。注意保留了一个接口，用于外置陀螺/加速度计/和磁场扩展，我只能说体