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ArduPilot飞控之DIY-F450计划

2023-05-16

ArduPilot飞控之DIY-F450计划

  • 1. 历史
  • 2. 源由
  • 3. 计划
    • 3.1 硬件
    • 3.2 软件
  • 4. 动手
    • 4.1 接线
      • 4.1.1 ELRS nano接收机
      • 4.1.2 BN880 GPS模块
      • 4.1.3 Radio Telemetry
    • 4.2 配置
      • 4.2.1 选择四轴机型
      • 4.2.2 电源参数调整
      • 4.2.3 校准加速度计
      • 4.2.4 校准磁力计
      • 4.2.5 遥控器校准
      • 4.2.6 电机设置
      • 4.2.7 电调校准
      • 4.2.8 飞行模式
      • 4.2.9 Failsafe设置
      • 4.2.10 检查硬件情况
      • 4.2.11 额外电源监测设置
  • 5. 总结

1. 历史

去年这个时候（2022年5月），DIY第一台航模，详见：四轴飞控DIY简明步骤介绍。

初衷还是比较简单的，大致整理如下：

  1. 从多方面了解航模

结构，电子，软件，空气动力学，视频通讯链路，远程控制链路等

  1. 上手组装一台高性价比的试飞体验

DIY且能更换开源固件，以便体验控制系统差异带来的好处

  1. 简单且容易上手

希望不要太受打击，要能比较好的上手体验

基于上面的各种考虑，最后挑了个F450的机架，选择了BetaFlight飞控系统。同时经历了下面各种“坑”。

【1】四轴飞控DIY简明步骤介绍
【2】四轴飞控DIY调试起飞简明步骤
【3】四轴FPV无人机手动操作简明介绍
【4】四轴飞控DIY集成FPV功能
【5】TX12 + ExpressLRS 915MHz RC控制链路配置及问题汇总
【6】关于穿越机FPV视频果冻效应的讨论
【7】BetaFlight & BeeRotorF3 四轴飞行器配置F450
【8】穿越机用途和机架尺寸
【9】四轴飞控DIY Mark4 - 减震
【10】四轴飞控DIY Mark4 - RTH/GPS Rescure
【11】四轴飞控DIY Mark4 - 整理&参数优化
【12】四轴异常炸机分析讨论集锦
【13】四轴FPV手动训练进阶步骤
【14】【杭州】户外航模试飞地踩点

2. 源由

作为新手玩航模入门，对上面这些基础概念有了一定了解，大体上有了对四轴航模飞行，有了一手体验。

BetaFlight是一个着重飞行体验的系统，因此全程基本上手不离遥控器（虽然也有自稳模式，但是离手，总感觉飞机就要坠毁）。

因此，想使用开源系统体验一把大疆无人机的控制感受（这里不是指视频，主要指控制，比如：任务模式）。

鉴于KakuteF7硬件内部有1MB的Flash存储空间。当前ArduPilot支持该硬件，也就有了本文关于ArduPilot飞控之DIY-F450计划，有兴趣的朋友可以跟着我一起来看看这个过程。

3. 计划

关于ArduPilot飞控之DIY-F450计划大体上分几个步骤来展开：

  1. 硬件
  2. 软件
  3. 接线
  4. 配置
  5. 遥控试飞
  6. 地面站试飞

注：试飞这段内容我们将后面结合实际情况再行介绍，本文着重1 ~ 4步。

3.1 硬件

  1. 飞控：Kakute F7 AIO V1.5
  2. 机架：F450
  3. 动力：翱云2212电机（正反一对）x 2 + ESC电调（20A） x 4 //这个电机网站链接已经废了，具体规格可以参考：四轴飞控DIY简明步骤介绍
  4. 桨叶：正反自锁桨叶（一对） x 2
  5. 遥控：TX12
  6. ELRS：发射机 + 接收机
  7. GPS：BN880 （含磁力计）
  8. 电传：权盛电子 Radio Telemetry V5 433MHz/57600bps 100mW
  9. 电池：3S 2200mAh 25C
  10. 杜邦线若干 + SH1.25 6pin 连接线 x 2
  11. 小米pad4 x 1 （安装android版本Mission Planner）
  12. 笔记本电脑 x 1 （安装Windows桌面版本Mission Planner）

3.2 软件

  1. Mission Planner v1.3.80
  2. Ardupilot 4.3.5 @Kakute F7 AIO
  3. ELRS v3.2

注：这里都是开源软件，开源就是真理！！！

4. 动手

4.1 接线

基本DIY-F450接线与之前类似，请参考：四轴飞控DIY简明步骤介绍。

注1：每块板子Ardupilot官网都有介绍，请查阅：Holybro Kakute F7 and KAKUTE F7 AIO。

注2：Kakute F7 AIO板子 5V供电最大支持2A，一般来说是够用了。因为本次需要用到GPS/ELRS/Telemetry，考虑以下几个问题：1）接线；2）供电；3）当前现状，F450使用了PBD板；本次将GPS/Telemetry的供电直接从PDB板子引出。

4.1.1 ELRS nano接收机

VCC：5V供电
RX：接飞控Tx
TX：接飞控Rx
GND：要靠近飞控

注：笔者就用了PDB板子供电，导致Rx/Tx信号电平不太对，无法通信。如果GND是直接使用飞控板子上的地，通常没问题。

在这里插入图片描述
注：如果要使用Kakute F7 AIO板子上的Serial6，请注意配置BRD_ALT_CONFIG = 1。

4.1.2 BN880 GPS模块

在这里插入图片描述

4.1.3 Radio Telemetry

这个权盛电子 3DR Radio Telemetry V5 433MHz/57600bps 100mW接线都是给PX4飞控用的，所以接线头都是做好的，但是为了给笔者的KakuteF7用，那就需要焊接。

焊接就需要知道6pin引脚的定义，但是问题规格里面没有这个JST-GH1.25 6pin引脚定义。

Specifications:
Item Name: For 3DR Radio Telemetry Module
Band: 433MHz 915MHz
Receiver sensitivity: -117 dBm
Air data rates: up to 250kbps
Transmit power: up to 20dBm (100mW)
Antenna connectors: RP-SMA connector
Output Power: 100mW (20dBm), adjustable between 1-20dBm
Interface: Standard TTL UART
Connection status: L ED indicators
FPV Radio telemetry air module size: 50 x 27 x 10mm
FPV Radio telemetry ground module size: 70 x 22 x 11mm
Package size: 165 x 80 x 11mm
Color: Black

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

因此我们找了PX4飞控引出给电传使用的引脚定义，然后找到VCC/GND/TX/RX，这样就能够进行连接。

在这里插入图片描述
最终，测试得出结果如下（CTS/RTS可以不接）：

在这里插入图片描述

4.2 配置

可参考如下视频：

ArduCopter setup and first flights

Ardupilot Drone Build How-To Series Part 1- Basic Hardware

Ardupilot Drone Build How-To Series Part 2- GPS Setup

Ardupilot Compass Configuration CAN - Serial - Drone Build How-To Series Part 3

4.2.1 选择四轴机型

因为使用的是外置PWM电调，所以只要把机型选对，转向到时候可以手动调整。

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

4.2.2 电源参数调整

采用的是3S电池，所以调整Battery CellCount

在这里插入图片描述

4.2.3 校准加速度计

请一次根据页面提示进行操作，逐步校准IMU。

在这里插入图片描述

4.2.4 校准磁力计

最好用电池，拿掉桨叶。连着USB线，翻转不是很方便。

在这里插入图片描述

4.2.5 遥控器校准

主要是对遥控器各个通道的范围进行校准。

注：这里需要注意的是一个飞行模式，最多有6个模式，需要好好的研究下遥控器使用手册。这里只是简单示意。
在这里插入图片描述

4.2.6 电机设置

四轴电机，主要是#1 #2 #3 #4，四个电机设置。
在这里插入图片描述

4.2.7 电调校准

请按照UI上面的提示进行操作。
在这里插入图片描述

4.2.8 飞行模式

这里笔者使用默认（所有的都是stabilize），直接手动自稳飞行。

注：关于模式的设置，后续会专门结合Mission Planner或QGC进行解释给出。
在这里插入图片描述
笔者TX12配置的飞行模式如下所示：

在这里插入图片描述

4.2.9 Failsafe设置

新手刚接触Ardupilot，建议采用默认。

在这里插入图片描述

4.2.10 检查硬件情况

这里主要是Baro/MagMeter/IMU识别情况，请确认硬件识别是否正确。

在这里插入图片描述

4.2.11 额外电源监测设置

Google/Baidu没有找到这块KakuteF7 AIO的设置方法，但是如下设置确实可以正确的识别电压。

注：鉴于目前使用了PDB板，所以电流无法获取。
在这里插入图片描述

5. 总结

经过上面的基本配置，ArduPilot飞控DIY-F450初步整机情况如下：

MissionPlanner界面

在这里插入图片描述

硬件连线

在这里插入图片描述
整机情况
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

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