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RoboFly是小马哥团队在2018年8月推出的一款完全开源的小四轴。 下面是RoboFly四轴飞行器的整体框图、原理图、pcb、实物图源代码的截图，先一睹为快，后面详细介绍。 
图1：RoboFly四轴飞行器整体框图 
图2：RoboFly四轴飞行器原理图 ) f. T, V" L! K( C; vg1 ^5 w# H& V) T! n) e 
图3：RoboFly四轴飞行器PCB图 / s! d% [- S/ v, y: |9 I. i5 U8 z$ N: A+ ^9 x5 @ 
图4：RoboFly四轴飞行器PCB 3D俯图 " ^1 t. ^* z3 h" F' L. x$ G- P$ r7 H& k2 k) r7 G Z) K 
图5：RoboFly四轴飞行器PCB 3D侧视图 / K- l9 G- j" |: c1 W 
图6：RoboFly四轴飞行器实物图 7 W' n" ~! g+ G& {! s8 {0 f 
图7：RoboFly四轴飞行器源代码截图 ' a! W% l5 s1 u7 p! ~ . y6 N" h2 u3 @ 制作并开源这套小四轴的初衷有如下几点； 1、 初学者需要一款价格低廉、软硬件资料完备、有技术支持的四轴学习平台； 2、 以散件形式发售，电路板布局、元器件封装选型要方便焊接组装； 3、 四轴所需元器件采购方便、靠谱，最好能提供一站式采购，避免过多邮费、采购周期长、采购到不合格元器件导致学习难以进展。 4、 源代码要极其精简、方便入门者能够方便的学习，实现自己的代码； 5、 保留一定扩展接口、方便用户自己进行扩展如定高、航迹、巡线等飞行功能。在学习完四轴飞行器之后，这个开源的四轴板子仍然可以作为一个STM32开发学习板使用； % V. O$ S- n: Y6 R8 c RoboFly四轴的基本配置如下： 主控芯片：STM32F103C8T6 姿态检测：MPU6050 气压计： FBM320 无线芯片：SI24R1 供电方案：HT7750SA升压+XC6206稳压 灯光指示：1个电源指示LED、1个用户编程LED、4个单总线全彩RGB灯 电池：600mAh 20C 1S锂离子电池 电机：720空心杯 桨叶：55mm桨叶 桨叶保护罩：相邻轴距65mm 机架：PCB一体化机架 续航时间：10分钟 遥控距离：空旷50m RoboFly四轴原理图各模块简单说明： ' \3 ^: r9 D0 _
STM32F103C8T6是ST在2007年发布的一款MCU，截止目前ST已经发布了速度高达400MHz的STM32H7 (这时候一定有人会说600MHz的事，我知道，不用提醒)，我自己也是用STM32F1,STM32F4,STN32F7都做过各种各样的四轴，但是这个开源的四轴我还是选择了STM32F103C8T6，主要从三点考虑，一是封装比较大，方便初学者焊接，二是价格低廉，学习成本比较低，三是网上有大量的资料供初学者学习使用。 + }7 U$ n; v, Z8 l# k. D$ ?' p; I v2 I2 v$ p6 k e" A 
姿态传感器选择MPU6050，主要考虑的也是封装比较大，可以直接使用烙铁焊接，而且价格比较低，资料也很丰富。而且还自带DMP库，可以完成姿态结算后直接把姿态角输出给主控芯片。2016年我们的第一款四轴就是采用DMP库输出姿态角的。 7 ^5 a- z7 K: U9 z( z) g1 `& ^" D9 B, A 
气压计使用的是FBM320,对于这款气压计，个人认为性能一般。但是优点就是这个封装和BMP280、SPL06的引脚都是兼容的，方便更换。但是小四轴上放气压计，有一个比较麻烦的地方就是要想办法排除桨叶的风对它的干扰。可以使用海绵等其他东西进行隔离。 - P" W# g( G+ W. @8 A) u' V1 ?! C o, q# z4 g 
无线芯片用的是SI24R1，国产的，之所以用这个而不用NRF2401，是因为这个经过我测试，性能也是可以的，引脚完全兼容NRF2401，无线发射可以做到7dB，在发射和接收端都采用陶瓷天线的前提下，可以达到50m的通讯距离。如果加上AP，那达到100米应该没有问题。通过两个低成本的0欧姆电阻对电源进行了单点接地，防止电机回路的电流波动串进射频回路对射频造成干扰。 % ^' p6 D' O3 l3 \$ H% @+ Z2 U. a" w1 E* a! x( d a8 r # k( T6 m9 \0 X( _1 v 
对于供电方案中的先升压再降压的方案，这是我做第一款四轴飞行器的时候发现的，这种1S的锂离子电池，在四个空心杯进行供电的时候，如果四个空心杯电机不带桨叶，也就是说没有负载，那启动是没有问题的。但是如果四个空心杯都带上负载，瞬间提速到满速，就会瞬间把电池输出电压拉低到3V以下，经过我测试甚至低到了2.8V，这时候如果不升压，直接用电池给LDO供电，那LDO就会失效。所以通过升压再降压后给单片机系统供电是一个可行的方案。另一个方案就是在电机启动的时候采用缓慢启动的方式，这样电池的电压就不会瞬间被拉低，但是这样的一个不足之处就是无法让这个小四轴非常暴力，飞起来不够爽快。 9 w5 ~6 b0 Z- R+ @! T3 W, y8 D4 y$ _2 c7 f6 w' ^ 
四个机臂上采用的RGBLED是串行单总线全彩灯，也就意味着只需要占用单片机的一个IO端口，就可以控制这四个灯发出各种各样的颜色。这个灯类似与WS2811,也是通过零一码来实现数据通讯，进而控制灯的颜色的。对于初学者而言，时序往往难以理解，而这个灯可以作为学习时序最简单的一个例程，虽然简单，但是却非常有趣。 因为小四轴的尺寸、重量等限制，这版四轴飞行器的电池最好不要超过600mAh，否则电池自身的重量就会成为最大的包袱。而太小的电池则不能提供较长时间的续航。总之我经过测试认为600 mAh容量应该是一个拐点。电池最好带保护板、有一定的安全性能。否则胀饱、失效事小，严重点在炸机的时候可能会爆炸。 1 a: f5 ^4 y" g# H- O# t( ~& J1 ]) b+ ]) } 
对于这个四轴最关键的一个组建—空心杯，说出来都是泪啊，做四轴两年，有一年的时间都在寻找合格的空心杯电机。2017年有一款四轴飞行器因为采购的电机侧向震动太大，导致桨叶转动之后产生很大的侧向震动、严重干扰了加速度计，使角度偏差很大，基本不能垂直飞行。一开始把问题锁定在MOS管上、陀螺仪上、原理图与PCB设计上都未能解决问题，后来对原始数据进行FFT变换后发现了干扰的频率点，这才确定是电机的侧向震动引起的。还有一种情况就是同一批次的电机性能差异很大，导致PID调节的输出差异很大，最终会影响MOS管的寿命、电机寿命。空心杯电机使用SI2302这款MOS管进行驱动，这是非常常见的一款MOS管，便宜又好用。但是市面上这个管子假货也比较多。很多人在电机驱动电路上加不加电容、加不加二极管有很大的争议，我经过测试发现，加上电容之后效果很好，而加上二极管的效果则一般。也可能是测试方式不够严谨，回头可以一起讨论这个问题。 ' c( N" U8 F0 h# P: x8 O6 [' B( {$ @$ s3 l - V8 N9 J. C, m/ p: Z4 Z7 j 桨叶选型一定要注意选择平衡性好的桨叶、做工有瑕疵的可能会影响平衡性，在飞行的时候，如果不平衡就会导致侧向震动。 - h! f, E4 v5 g2 s& f初学者在调试四轴的时候，摔下来、失控是很常见的，所以加上桨叶保护罩之后，可以很大程度上减小桨叶、电机报废的概率。 
如果采用飞控板和机架隔离的方式，就能从一定程度上降低震动的影响，但是这样或许会增加重量及成本，所以我选择了PCB机架，这也是初学者最容易实现的一个方案，但不是唯一的方案。 7 M+ S+ B% M s8 O/ h- p# u) _5 g 四轴源码采用Keil MDK V5.20 STM32库使用的是标准库 四轴源代码工程创建方法可以参考我们最小系统板的课程，课程视频可以在公众号观看，下面分享的资料中也提供了工程创建的PDF文件。 % j! |6 h; h8 F# h 
链接中包括以下6个文件（回复帖子可下载）： 1、RoboFly_releaseV1.1.zip（PCB工程，使用AD09创建） 2、RoboFlyDEMO.zip（源代码工程，使用Keil MDK V5.20创建） 3、RoboFly四轴飞行器元件3D模型.zip(3D模型，使用Solidworks2013创建) 4、Keil中STM32F1工程模板的搭建.pdf 5、RoboFly开源四轴交流群二维码.jpg 6、电子开发学习公众号二维码.jpg ! A# S! m$ D) x: S# ?, G6 q
1ãRoboFly_release V1.1.zip
(12.75 MB, 下载次数: 3761)
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