Pixhawk无人机教程-7.4 Pixhawk概览

Pixhawk飞行控制器概览

目录

1. Pixhawk飞行控制器概览
2. 技术规格
3. Pixhawk 的接口分配
4. PWM，PPM-SUM和SBUS模式下的舵机与电调的连接方法
5. Pixhawk 接口图
6. 选择哪款飞控？ APM 、PX4，还是 PIXHAWK
7. PIXHAWK 系统特性
8. Pixhawk飞控系统的组成部分：
9. PX4FMU / PX4IO与PIXHAWK的比较
10. PX4FMU / PX4IO与Pixhawk的主要区别
11. 连接与断开DF13接头

技术规格

1. 处理器

• 32位 STM32F427 ARM Cortex M4 核心外加 FPU（浮点运算单元）
• 168 Mhz/256 KB RAM/2 MB 闪存
• 32位 STM32F103 故障保护协处理器

2. 传感器

• Invensense MPU6000 三轴加速度计/陀螺仪
• ST Micro L3GD20 16位陀螺仪
• ST Micro LSM303D 14位加速度计/磁力计
• MS5611 MEAS 气压计

3. 电源

• 良好的二极管控制器，带有自动故障切换
• 舵机端口7V高压与高电流输出
• 所有的外围设备输出都有过流保护，所有的输入都有防静电保护

4. 接口

• 5个UART串口，1个支持大功率，两个有硬件流量控制
• Spektrum DSM/DSM2/DSM-X 卫星输入
• Futaba SBUS输入（输出正在完善中）
• PPM sum 信号
• RSSI（PWM或者电压）输入
• I2C, SPI, 2个CAN, USB
• 3.3 与 6.6 ADC 输入

5.尺寸

• 重量 38g
• 宽 50 mm
• 高 15.5 mm
• 长 81.5 mm

6. Pixhawk 的接口分配

7. PWM，PPM-SUM和SBUS模式下的舵机与电调的连接方法

Pixhawk 接口图

• 上图中针脚1在右边
• 串口 1 (Telem 1)，串口 2 (Telem 2) ，串口 (GPS)
• 针脚： 6 = GND, 5 = RTS, 4 = CTS, 3 = RX, 2 = TX, 1 = 5V.

选择哪款飞控？ APM 、PX4，还是 PIXHAWK

• APM2.5与2.6是传统ardupilot飞控的最新（也是最终）版本： APM25 与 26 概览
• PX4FMU与PX4IO 是这个新飞控家族的最初两个版本： Px4FMU 概览 与 Px4IO 概览
• Pixhawk是根据我们的需要，结合 PX4FMU / PX4IO改进而开发出的PX4飞控的单块电路板版本。
• APM是一款非常可靠的成功产品，它的潜力被充分挖掘，给我们带来了丰富的功能。
• 但是APM的8位CPU在储存和CPU计算能力上已经不能满足未来的需求了。
• 虽然最近取得的一些进展让我们对APM更加留恋，但是事实已经非常明显，发展的趋势不可逆转。
• 尽管目前尚未到时候，但是APM系列产品马上就要终结了。
• PX4FMU / PX4IO 是由一个Lorenz Meier所在的瑞士小组所开发的学校项目。
• PX4拥有一个32位处理器，提供更多内存、运用分布处理方式并且包含一个浮点运算协处理器。
• 与APM相比，PX4 / Pixhawk具有其10倍以上的CPU性能和更多其他方面的改进。
• Diydrones和3DRobotics把PX4系统视作他们下一代飞控的基础。
• Pixhawk是由DIYDrones、3DR和最初的瑞士PX4团队联合开发的下一代飞控。
• DIYDrones和3DR认为下一代飞控应该具备的特征，Pixhawk全部都符合。
• 目前Pixhawk的固件正在进行最终的调试，而且它在未来将会有更大的发展空间。
• 以后开发的重点将是Pixkawk，所以PX4系统的开发可能会滞后并且某些问题可能很久都不会得到解决。
• APM系统已经走到了它的终点，PX4FMU/IO系统只是开发Pixhawk的过渡。
• 所以如果你需要一款飞控的话，请果断选择Pixhawk吧！

PIXHAWK 系统特性

• Pixhawk飞控是PX4飞控系统的进一步发展。
• Pixhawk将PX4-FMU控制器与PX4-IO集成到了一块电路板上，除此之外还有额外的IO、内存和其他特性。
• Pixhawk是一款货真价实的第三代飞行控制系统(APM -> PX4 -> Pixhawk)。
• 它针对我们的飞行导航软件做了高度优化以实现对飞行器的控制与自动飞行。
• 它的性能目前有充足的富余，因此在未来的几年内Pixhawk系统都可以继续有效使用。
• Nuttx实时操作系统对各种自主模型都可以实现高性能、高灵活性与高可靠性的控制。
• 类似于Unix/Linux，集成了多线程和Lua 任务脚本与飞行行为的编程环境提供了强大的开发潜力。
• 有一个定制的PX4驱动层确保所有进程密集运行。
• 目前的APM和PX4用户可以无缝切换至Pixhawk系统，这大大降低了新用户的入门门槛。
• 新的外围设备，将会有：数码空速计，外接彩色LED指示灯与外接磁力计。
• 所有的外围设备都可以自动检测和配置。

Pixhawk飞控系统的组成部分：

• 一颗性能强劲的32位处理器，还有一颗附加故障保护备用控制器，外加超大的储存空间。
• 主控制器STM32F427 32位微处理器： 168 MHz，252 MIPS，Cortex M4核心与浮点单元。
• 2M闪存储存程序和256K运行内存。
• 独立供电的32位STM32F103备用故障保护协处理器，在主处理器失效时可实现手动恢复。
• micro SD储存卡槽，用于数据日志和其他用途。
• 各种恰到好处的传感器。
• 三轴16位ST Micro L3GD20H陀螺仪，用于测量旋转速度。
• 三轴14位加速度计和磁力计，用于确认外部影响和罗盘指向。
• 可选择外部磁力计，在需要的时候可以自动切换。
• MEAS MS5611气压计，用来测量高度。
• 内置电压电流传感器，用于确认电池状况。
• 可外接UBLOX LEA GPS，用于确认飞机的绝对位置。
• 各种可扩展I/O接口和专用接口。
• 14个PWM舵机或电调输出。
• 5个UART（串口），一个支持大功率，2个有硬件流量控制。
• 两个CAN I/O接口（一个有内部3.3V收发，一个在扩充接口上）。
• 兼容Spektrum DSM / DSM2 / DSM-XÂ? 卫星接收机输入： 允许使用Specktrum遥控接收机。
• 兼容Futaba S.BUSÂ?输入和输出。
• PPM sum 信号输入。
• RSSI（PWM或电压）输入。
• I2C和SPI串口。
• 两个3.3V和一个6.6V电压模拟信号输入。
• 内置microUSB接口以及外置microUSB接口扩展。
• 包含它自己的板载微控制器和FMU栈。
• 具有冗余设计和扩展保护的综合供电系统。
• Pixhawk是由一个集成有电压电流传感器输出的协同系统供电。
• 良好的二极管控制器，提供自动故障切换和冗余供电输入。
• 可支持高压（最高10V）大电流（10A+）舵机。
• 所有的外接输出都有过流保护，所有的输入都有防静电保护。

其他特性。

• 提供额外的安全按钮可以实现安全的马达激活/关闭。
• LED状态指示器与驱动可以支持高亮度外接彩色LED指示灯表明飞行状态。
• 通过高能多种提示音的压电声音指示器可以得知实时飞行状态。
• 可支持带外壳与内置磁力计的高性能UBLOX GPS。
• 重量： 38g，宽度： 50mm，厚度： 15.5mm，长度： 81.5mm

PX4FMU / PX4IO与PIXHAWK的比较

• 新的PX4 Pixhawk模块是目前FMU和IO模块的升级，并且与两者完全兼容。

主要区别是目标用户群不同：

• PX4FMU和IO的元件封装地非常密集，所以板子比较小（一个8通道接收机的尺寸）。
• Pixhawk有更多的空间、更多的接口和更多的PWM输出。
• 一共有两组舵机接口，主要的一组8个接口是通过备用处理器连接，另外一组辅助的6个通道则直接连在主处理器上。
• 标有“RC”的接口适用于普通PPM信号或者futaba SBUS信号的输入，标有“SB”的接口则用于读取RSSI信号，输出SBUS信号至舵机。
• 顶上有一个Spektrum 卫星接收机兼容接口（标有SPKT/DSM)。
• 二者的基本操作方式是相同的，并且软件也是通用的。
• 在Pixhawk中，FMUv2与IOv2在同一块电路板上工作（并且开发者会发现软件将适用于FMUv2和IOv2）

PX4FMU / PX4IO与Pixhawk的主要区别

• 14个PWM输出（Pixhawk）vs. 12个PWM输出（PX4）
• 所有的Pixhawk PWM输出都是在舵机输出端口（PX4： 8个在舵机输出端口，4个在15pin DF13端口）
• 5个串行端口 vs. 4个 （因为某些有双重功能，所以旧版本在某些配置下只有3个）
• 256 KB RAM 与 2 MB 闪存 vs 192 KB RAM 与 1 MB 闪存（旧版）
• 更先进的传感器模块 （最新一代）
• 大功率蜂鸣器驱动 （旧版： VBAT驱动，不如新的响）
• 大功率彩色LED（旧版：仅支持外接BlinkM）
• 支持装在面板上的USB外接模块 （旧版：无此功能）
• 重新改进与设计的供电结构
• 更好的输入输出针脚的短路与高压保护
• 更好的检测供电电压 （内置的或者外接的，例如：舵机电压）
• 支持Spektrum卫星接收机对频 （在v1版本里需要手动接线才能实现，但是软件支持）
• v2版本里没有再使用固态继电器
• 外壳的结构可以帮助正确的放置插头，使得接头更容易插拔（在另一帖里，这个部分有更详细的说明）
• 外壳可以防止舵机接头的脱落
• 新的模块跟原来相比高度相同，体积会稍稍大一些，但是操作起来更方便。
• 外置供电模块与现有的3DR供电模块类似 （每个Pixhawk都带有一个免费的供电模块）。
• 每一代产品都有一个备用处理器，如果在固定翼飞行时自动驾驶失效，故障切换机制将会启动，协处理器将接替主处理器工作。
• 对于软件开发者，区别在于PX4中间软件有良好的抽象，可以在运行时中找到或构建。