自制四轴历程_自制四轴空心杯无人机

第一次写，有错误欢迎斧正。

主控选择

目前我接触过的单片机可用做四轴主控的有STM32的F1和F4系列、MSP430、C2000。
首先说STM32，现在很多市面上的飞控都是使用STM32系列芯片，主要是它的开源资源多，网络上也有很多移植好的算法可供下载，你可以很轻易的找到对应的源码和相应的教程，若你遇到了一些无法解决的问题，也有很多的论坛和博客可以供你去发帖询问、讨论，很适合四轴的开发使用。
再来说MSP430，430这个东西吧，我不喜欢，它除了低功耗方面很厉害之外，其余的方面都不适合做四轴，但是有些竞赛偏偏就限制你使用它。而且当你去学它的时候你会发现，网络上关于它的资源大多不详细，给初学者造成很大的阻碍，我不建议使用。
再来说c2000，c2000这个东西，总体来说就两个字，真香！c2000就是为了适应快速数据处理而生的，特别是它的增强型PWM（EPWM）简直是四轴制作的福音！至于资料方面，c2000的开发有多专业公司在做，我了解的有中科浩电、锡月，这些公司都提供全套的资料（当然要花钱买了），包括IDE和程序源码、上位机、程序构图、地面站、视频教程等，很适合新手使用。
虽然c2000很好，但是鉴于本人的习惯，我最终选用STM32。

电机驱动

刚开始的时候打算用空心杯做一个小四轴，于是想到驱动的问题，光靠单片机的那一点电流肯定不行呀，我就上网去找空心杯的驱动电路，网络上的空心杯驱动电路大多是这样的：

但是我手头上没有MOS管，于是把MOS管改成了三极管，结果没驱动起来…。没办法，小四轴的计划就这么破产了。
接着我就换用了无刷电机，无刷电机需要用到电调驱动，正好我手头上有电调，然后我就焊接了一块电调转接板，欢欢喜喜的用STM32驱动，结果又没有驱动起来，这就尴尬了，然后我想到是不是STM32的PWM输出出了问题，于是我把输出管脚接到示波器上，发现输出波形正常，那问题出在哪呢，后来我在网上找到了问题所在，原来电调使用前必须要先解锁，即需要先给出一个最低油门再给出一个最高油门，而且大多数电调接收PWM的接收频率为50HZ，即周期为20ms，且高电平维持1ms时电机停转，2ms时电机满速转动。这就简单了，于是我把输出PWM输出频率改为50HZ，重新编写了控制PWM输出占空比的程序，使最低油门对应1ms,最高油门对应2ms，然后有编写了一个解锁程序，下载上电后，电机成功驱动

陀螺仪调试

在选用陀螺仪时我稍微纠结了一下，到底是用MPU6050呢还是用MPU9250呢，MPU6050我用的次数比较多，用的熟练，而且驱动网络上有很多现成的，不用再自己写了，但是它没有MPU9250精确，MPU9250可以读取地磁数据用于纠正陀螺仪数据，可以使把姿态角的偏差压缩到最小，而且网络上它的驱动也很多。
于是我选择了6050，哈哈~~，还是习惯的力量强大。
接着我在使用6050的过程中又发现了很多问题，最大的问题就是姿态角数据不稳定，波动很大。我检查了寄存器的配置，电路的连接，以及姿态角的解算算法等等方面，依旧没解决这个问题。后来我在读MPU6050的官方文档时发现了问题，MPU6050的供电电压必须是稳定的3.3v，电压不可产生大幅波动，这就决定了MPU6050最好使用单片机供电，于是更换供电方式后，初始化耗时和数据波动都有减少，但是还是不稳定，于是继续读官方文档，又发现了一点，MPU6050这款芯片自带DMP处理器，这就很棒了，根据官方文档成功读取陀螺仪DMP数据，发现数据浮动在小数点后三位，数据稳定，完美解决。

NRF24L01调试

为什么要使用NRF呢？因为现在无人机的通信大多数都是用这款芯片，所以要紧跟时代的脚步嘛~，NRF配置要注意几个重要的问题：1.通道配置，2.发送/接收地址的配置，3.是否设置自动应答，4.接收解码，我就被这几个问题坑了很多次，首先通道一定要一致，接收发射地址通常也要一样，一定设置自动应答，最重要的要设置到发送数据的字节长和发送数据的顺序，接收时注意NRF接收数组的类型，一般的驱动都是u8类型的，这意味一次要接收8bit的数据，要注意好数据的拼接。
还有一点NRF驱动要用到SPI协议，要注意管脚的分配，不要重复了

姿态解算

硬件上的调试基本上就上面那些，接下来是最主要的姿态解算。无人机想要飞的稳，姿态解算必须要写的好。姿态解算可以说是无人机的命根子。不过本人能力有限，就通俗的解释一下吧：
姿态解算必须要用PID算法来写，用PID值的变化来控制电机的转速，进而改变无人机的姿态
PID的输入参数设置为无人机的姿态角，输出为PWM占空比值。当无人机姿态发生偏移时，PID输出值变化，进而改变PWM占空比，电机转速变化，调整无人机姿态。
给大家几个参考网站：
1.https://www.bilibili.com/video/av13035245/?spm_id_from=333.338.recommend_report.5
2.https://zh.wikipedia.org/wiki/四元数 四元数维基百科
3.https://zh.wikipedia.org/wiki/向量 向量维基百科
4.http://blog.sina.com.cn/s/blog_17a4469c70102y5zc.html 姿态解算算法入门
另外本人收集了一份飞控的源码，供大家参考：
https://pan.baidu.com/s/16r42c3XSY4flt-ryeVaWPg 提取码：9zab