小马哥stm32f103开源小四轴robofly全部资料大放送
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发布时间：2018-9-12 11:28
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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 ; o6 x* } p( r5 h3 b, h* ~& o: z4 t |8 ^9 }: @ 
图2：robofly四轴飞行器原理图 
图3：robofly四轴飞行器pcb图 ! s `8 f4 o3 \& ^( l/ f3 p) y" e8 q r" _( i" a. @" m 
图4：robofly四轴飞行器pcb 3d俯图 " k/ u6 w7 r: g$ u- x( h$ ~2 t9 t/ w o9 h ! q3 m u. \& o w' v! z( o 
图5：robofly四轴飞行器pcb 3d侧视图 4 r; l& m& f8 x* g4 x 3 q3 w& e g f: l( l 
图6：robofly四轴飞行器实物图 $ [/ j$ u/ m% |. p# c( f' a. r0 x 
图7：robofly四轴飞行器源代码截图 ) ]' r. f' l5 \ 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pg电子直营网的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； 5 ~5 s6 p0 `7 t; `5 p3 z0 ~0 e ^! z& f 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： 
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。 ' r, l5 t# l4 @- n5 w& x/ f4 {. x- w d- o" |8 m; t 
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。 b9 e6 g' ~" `% i' }, y/ |* \! t3 y% j6 b 
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。 1 [' i' h$ v, s' l8 c/ j- j! w3 b& r7 s 
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。 0 j- `0 _6 r/ w j k! b0 p! ?) r& y5 y 
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。 1 i( {% k$ r# {9 v( z' g# x( p d' v# n1 z8 `7 e8 r , z0 x4 a. [/ ]/ ]8 ^ 
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。 3 o/ g0 c4 t$ }8 \. h8 d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。 2 a8 b# y$ v) \) u: }. s2 w5 p/ o1 b$ i7 z7 j: e8 a3 b i 
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。 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。 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。 1 \: n; e, h6 q8 f" t; z ) m9 o o2 ?* j! a! d b( o0 \. k 
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。 四轴源码采用keil mdk v5.20 stm32库使用的是标准库 ' e* j2 _9 \2 h" e& t a$ f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。 2 y0 l g0 p/ r( `5 \4 w4 t. ~. q v9 |% ` 
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 8 a" \0 n1 i1 r. f
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请先后回答问题
yaw角度范围不是从-180度到180度吗?