步驟1：

我們使用的ST360 ARF Quadcopter套件購自亞馬遜含稅價約200美元。如果這是您的第一個版本，或者您沒有人指導(dǎo)您完成電子設(shè)備和編碼工作，我建議您使用準(zhǔn)備飛行（RTF）套件，并且應(yīng)該使用隨附的飛行控制器。稍后，您將獲得用于無線或自主控制的單獨微控制器，并且如果與您的主板兼容，請使用隨附的無線發(fā)射器。另外，我建議您從微型直升機開始。您可以以便宜的價格獲得250套件，它們確實很穩(wěn)定，并且您可以學(xué)習(xí)控制直升機的基本知識。在購買更昂貴的道具和馬達之前，您需要進行一些練習(xí)。

我們的套件隨附了四個ESC，2個CW道具，2個CCW道具，4個馬達，一個底盤和一個飛行控制器。

我在ESC上找不到任何規(guī)格，盡管我們確定它們對大約0.25毫秒至1.5毫秒之間的脈沖寬度做出響應(yīng)。我將在隨后的步驟中討論PAC及其PWM功能。

CW道具的尺寸標(biāo)記為8045，而CCW道具的標(biāo)記尺寸為8045P，其中“ p”表示“推動”道具。許多業(yè)余愛好者稱之為CCW道具。

此套件具有8045個道具，即直徑8英寸，節(jié)距4.5英寸。基本上，道具的直徑?jīng)Q定了直升機的敏捷性：較長的道具改變速度的速度較慢，但它們的穩(wěn)定性要高得多。另外，螺距確定螺旋槳旋轉(zhuǎn)一圈時排出的空氣量。因此，更長的螺距長度將需要更多的電力以給定速度通過電動機運行。

電動機為KT2210，額定電壓為1050kV。本質(zhì)上，kV額定值是電壓：rpm比率； 1伏特將以1050rpm的速度驅(qū)動電動機。由于螺旋槳的尺寸會影響電動機可施加的扭矩，因此必須將電動機與合適尺寸的螺旋槳配對。如果您想選擇自己的電動機/道具設(shè)置，這里有一些資源可以幫助您：

我從這里開始：

http://www.tomshardware.com/reviews/multi-rotor-qu。 。.

然后，我通過一堆Google搜索和/r/quadcopter進行了廣泛的掃描。在我對基本物理原理的理解和這些建議的基礎(chǔ)上，我認(rèn)為大型電動機的額定電壓較低，通常與大型螺旋槳搭配使用，它們可以提升較大的負(fù)載，但不能很快改變速度，因此它們并不特別敏捷。較小的電動機與較小的螺旋槳配對使用，盡管它們比較大的裝置敏捷得多，卻無法承受那么大的負(fù)載。此外，更大的螺旋槳將需要更大容量的電池。

大多數(shù)多旋翼飛機設(shè)置中使用的電池是鋰聚合物電池或LiPo電池。電池的容量由電流額定值乘以充電額定值確定。例如，在20C時額定為2200 mAh的電池將具有44000mAh的總?cè)萘俊?S數(shù)是電池中的每個電芯平均保持3.7 V的電芯數(shù)量。最常見的是保持11.1V的3S。大多數(shù)構(gòu)建版本將使用2-3S且在1200-2200 mAh之間。

您要研究的一些外圍設(shè)備包括IMU（故障測量單元）和無線接收器/收發(fā)器。 IMU是通常包括陀螺儀，高度計和指南針的設(shè)備。陀螺儀測量旋轉(zhuǎn)速度，指南針測量方位，高度計測量從給定參考點到多旋翼飛機的高度。對于無線接收器/收發(fā)器，或所謂的rx/tx，可以是與控制器配對的任何無線模塊。我們使用了藍牙模塊，該模塊連接到作為控制器的android應(yīng)用程序。盡管該解決方案的成本很小，但您需要將控制它的應(yīng)用程序放在一起。 Google Play上有可用的示例，同樣，Reddit是一個不錯的資源，但是您需要確保該應(yīng)用程序和飛行控制器以相同的格式發(fā)送消息。我將在后面的部分中對此進行更詳細(xì)的討論。

步驟2：ESC，飛行控制和功率分配

本節(jié)將簡要概述如何連接ESC和如何控制ESC。使用單個電動機輸出的四軸飛行器。

使用無刷電機時，首先要注意的是，共有三行，并且它們都是相同的顏色。沒有您的商品沒有缺陷；這是設(shè)計使然。 ESC的工作方式與磁懸浮類似。運動是由電磁鐵以高速率打開和關(guān)閉而產(chǎn)生的。線路的連接順序?qū)⒋_定電動機是順時針還是逆時針旋轉(zhuǎn)。并且，您可以通過將任意兩條線切換到ESC來反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)方向。

當(dāng)ESC通電時，每個ESC上應(yīng)有一些LED指示燈以恒定速率閃爍。我不確定閃爍速率的重要性，不同的速率可能表示電池中電池的電量不同，即，當(dāng)電池電量較低時，LED會更快閃爍；不過，那只是猜測。

通常情況下，ESC設(shè)計為將脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號接收到數(shù)據(jù)引腳（白色）中。生成該信號可以由飛行控制器處理，并可以通過隨附的軟件進行修改。如果您使用標(biāo)準(zhǔn)的微控制器來控制多旋翼飛機，那么您將在代碼中顯式地控制PWM。這將包括計時器和中斷的使用，我將在審查Hydra-X PAC 5210時進行討論。

我購買的電池確實很漂亮：

http：//amzn。 to/1FGu9qa

這是兩包，我在銷售時就買到了。他認(rèn)為減少兩次航班之間的停機時間將是一件好事。整潔的是Venom電池隨附的通用插頭系統(tǒng)。大多數(shù)電池需要4mm的子彈頭連接器或類似的東西，但是“通用插頭系統(tǒng)”使Venom電池可以適應(yīng)幾種不同類型的插頭。話雖如此，大多數(shù)ESC設(shè)計用于子彈連接器。如果您要獲得套件，則將處理所有這些細(xì)節(jié)，但是如果您想組裝一架多軸直升機，則需要做一些額外的研究，并確保您有足夠的電池和可連接的電調(diào)它沒有太多麻煩。對于大多數(shù)人來說，您只需要一些基本的焊接技巧，盡管您將要確保無需使用過多的焊料就能獲得牢固的連接。

如果您使用的是預(yù)先構(gòu)建的飛行控制器，偏航/俯仰/等應(yīng)該已經(jīng)在控制器中進行了編碼。如果您決定設(shè)計自己的飛行控制器，則上面的最后一張圖片描述了將在每個軸上產(chǎn)生運動的四個電動機之間的速度差。

如果電動機1是北方，電動機2是東方，電動機3是南，電動機4是西，則：

向前傾斜是俯仰=電動機3-電動機1；例如，對于增加的螺距，電動機3》電動機1

逆時針旋轉(zhuǎn)是Yaw =（電動機2 +電動機4）-（電動機3 +電動機1）；例如，電動機2，電動機4》電動機1，電動機3

順時針旋轉(zhuǎn)為Roll =電動機4-電動機2；

您需要確定導(dǎo)致電機速度發(fā)生明顯變化。對于我的設(shè)置，將脈沖寬度更改為0.2毫秒是最小的明顯更改。

步驟3：Hydra X PAC5210

本節(jié)將簡要概述PAC以及定時器和中斷的使用。

在這里我想重申一下，我在嵌入式系統(tǒng)上的所有經(jīng)驗都是在Arduino micro上進行的，因此我告誡讀者注意，我的觀點不是行業(yè)專家甚至是經(jīng)驗豐富的開發(fā)人員。話雖如此，我是一個業(yè)余修修補補者，對馬克斯·羅伊克羅夫特（Max Roycroft）和何塞·奎諾斯（JoseQuino?es）所做的寶貴努力表示感謝，他們在協(xié)助自己和我的團隊以及與德克薩斯大學(xué)達拉斯分校合作舉辦HydraX競賽方面做出了寶貴的努力。希望這場比賽將成為更多活動的基礎(chǔ)，使更多的活動參與其中，并使學(xué)生和行業(yè)專業(yè)人士見面并交流。

Hydra-X10是配備PAC5210微控制器的開發(fā)平臺。 PAC5xxx系列設(shè)備就是我們所謂的Power Application微控制器。與所有其他微控制器相比，Active-Semi的這一系列控制器旨在在高達52V的輸入上運行。這意味著，用戶可以驅(qū)動將近52V的設(shè)備負(fù)載。它具有37個通用I/O引腳，其中包括14個啟用PWM的引腳和11個具有模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬引腳，其中兩個具有數(shù)模轉(zhuǎn)換功能以及一些我不熟悉的功能。

不過，評估設(shè)置確實有一些怪癖。 HydraX10平臺設(shè)計為默認(rèn)在至少16V的電壓下運行，這是因為其電路允許最大52V的電壓。用戶手冊中提供了“低壓”模式并進行了描述，但是該模式仍然需要12V的電壓才能運行，這意味著您將需要一個外部電源才能開始對其進行修補。在我決定使用哪種電池之前，這對我來說很麻煩。當(dāng)然，只有在訂購?fù)赀@些組件之后才能開始測試，但是我希望能夠在不尋找電源的情況下自行修改電路板本身。公平地說，如果我剛剛?cè)ベ徺I必要的連接器，一對串聯(lián)的9伏就足夠了。

無論如何，一旦板子通電，您就需要下載第三方CooCox IDE以及其CoLinkEx USB驅(qū)動程序。 CooCox IDE存在一些重大的內(nèi)存問題，并且僅在關(guān)機時才進行分配。這可能是Java的基本問題；我試圖堅持自己。但是，這不是一個大問題，當(dāng)IDE不可避免地提示錯誤，即內(nèi)存不足時，只需關(guān)閉并重新打開它即可。

一旦平臺啟動并初始化了IDE，下一個步驟是下載PAC5210控制器的庫。第一次啟動IDE時，它將要求您加載庫并列出它可以訪問庫的某些芯片和板。如果需要返回到此頁面，可以轉(zhuǎn)到“查看”下拉菜單，然后選擇“存儲庫”。在列表中尋找Active-Semi；它應(yīng)該在底部。如果未顯示，請單擊窗口右上方的刷新按鈕。單擊Active-Semi之后，選擇適當(dāng)?shù)目刂破?；然后單擊“確定”。我正在使用PAC5210。您將需要的主要庫是“ CMSIS Core and BOOT”以及Active-Semi庫“ LIB”。下載并添加這些內(nèi)容后，您將擁有進入下一部分的所有內(nèi)容。

第4步：計時器，PWM等。..

本節(jié)將討論如何使用PAC的時鐘和計時器來初始化PWM輸出。

PAC的一大特色是它具有大量的PWM輸出和數(shù)量。可用于運行其他中斷驅(qū)動功能的單獨計時器。控制器具有一個以4MHz運行的振蕩器，并驅(qū)動兩個獨立的時鐘，每個時鐘都可以由內(nèi)部PWM引擎中的四個定時器用作參考。該引擎使用計時器生成其14個PWM輸出。

在低電壓和高電壓模式下，該板均會生成5V，3.3V和1.8V輸出，以為外圍設(shè)備和組件供電。

上面的圖片是我用來設(shè)置PWM輸出的代碼示例。您可以對timerB，C和D進行相同的操作。也可以將HCLK或ACLK用于時鐘配置。而且時鐘輸入最多可被分頻為2 ^ 7。

您會注意到有一塊代碼引用了系統(tǒng)代碼。此股票代碼是一個內(nèi)部計時器，可用于定期觸發(fā)事件。我用它每10ms更新一次我所有電動機的速度。 ESC每21 ms僅收到一個新的脈沖寬度，因此10ms速度更新應(yīng)始終及時更新PWM輸出。

步驟5：通信

本節(jié)將概述UART外設(shè)以及如何在PAC5210上設(shè)置rx/tx。

UART外設(shè)已連接到PE2和PE1板上的rx/tx端口。在此處連接RF接收器或藍牙模塊。該板默認(rèn)設(shè)置為將UART連接到USB，因此您可以在進行無線通信之前調(diào)試通信代碼。 HydraX平臺中間有一塊，有4個開關(guān)。前兩個對應(yīng)于UART鏈接，并且通過更改這兩個開關(guān)，可以使PE1和PE2與UART外設(shè)通信。

上面的第一張圖片顯示了我用于配置UART的代碼。我還有一些鎖存器和分?jǐn)?shù)除數(shù)的示例計算，用于描述UART外設(shè)的系統(tǒng)配置。

配置完成后，您需要定義一個處理程序，只要觸發(fā)UART中斷，該處理程序就會被調(diào)用。它的名稱必須定義為：void UART_IRQHandler（void）。這是觸發(fā)UART中斷時系統(tǒng)尋找的東西。下一張圖片顯示了Max指導(dǎo)我的更多代碼。

最后一步是編寫處理輸入消息的函數(shù)。在上面的代碼中，此函數(shù)稱為uart_messgae_process（），但可以命名為任何東西。您將需要具有一個開關(guān)或某些其他流控制結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)將根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)唯一地執(zhí)行。在處理結(jié)束時，您應(yīng)該生成一條返回消息以提供有關(guān)所發(fā)生情況的反饋。傳入和傳出消息都應(yīng)具有一個“開始消息”字節(jié)，該字節(jié)告訴哪個設(shè)備正在接收消息的開始位置。接下來，應(yīng)該包括狀態(tài)消息，然后是要發(fā)送的任何數(shù)據(jù)。最后，應(yīng)采用某種數(shù)據(jù)驗證/確認(rèn)方法以確保傳輸在途中不被破壞。我使用消息的8位總和作為校驗和，并將其保存在消息的最后一個字節(jié)中。

通信的下一部分是將無線收發(fā)器設(shè)置為在收發(fā)器中發(fā)送和接收消息。 UART代碼中描述的格式。有很多可用于編寫藍牙應(yīng)用程序的指南，大多數(shù)收發(fā)器消息處理與UART消息處理類似，因此，我將由您自定義該部分。

步驟6：結(jié)束構(gòu)建

安裝了所有軟件后，剩下的就是電路了。評估套件隨附一個原型板，可用于在連接到HydraX平臺之前確定連接方向。

請注意：HydraX平臺沒有緩解電流過載的電路，因此您需要確保所有連接線都已妥善存放，以防止輸入和輸出意外交叉。如果您確實收到了簡短的提示，那么董事會就死定了。我建議不要再加電。某些組件可能是從油炸板上搶下來的。

當(dāng)然，在進行連接之前，您需要確定要使用的引腳。請記住，多軸直升機很容易受到其重心變化的影響，因此您要確保每個組件盡可能地平衡。修剪電線，直到結(jié)構(gòu)緊湊，不會對多旋翼飛機周圍的氣流產(chǎn)生負(fù)面影響。最后但并非最不重要的一點是，貼花，玩得開心，并準(zhǔn)備打動所有女士，因為您有翅膀！其中四個。
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