Crazepony开源四轴飞行器

我和Crazepony的那点事儿(3)

作者: CamelGo / July 7,2014

毕业了,一直 沉浸在离别的情绪中难以自拔

距离上一篇博客更新,已经快有一个月了,如果再不写,那么Crazepony很可能被怀疑是烂尾了,所以…

今天主要谈谈以下几个事情:

  • 软件的整体框架
  • 第4版的修订版4.1版

关于软件

机身源代码部分,截止目前为止,都是属于一砖一瓦敲出来的裸机代码。为了满足各个层次用户的需求和体现出 我们的努力,后续会试着移植一个FreeRtos的实时操作系统内核,因为bitcraze 团队就用的这个内核,向他们无限靠近是我们的目标。

那么,现在就结合裸机代码,来说说Crazepony的软件框架:

学过 51单片机的都知道,任何一个处理器要正常运行后面的代码,首先必须得有一大段设备初始化的代码先运行,这些代码用于初始化处理器的内部时钟、中断优先级、I/O 口的输入输出方向等等,也就是为后续代码正常运行,做了一个环境配置准备。

Crazepony 的主控是 Crotex-M3内核,其实就是ARM架构发展到一定阶段的产物,那是什么呢?还是ARM架构。于是,对ARM的初始化,首先必须要做的就是系统时钟初始化,中断向量表初始化,中断优先级初始化,I/O方向初始化,如下:

然后,STM32内部模拟EEPROM初始化;然后,LED初始化;然后,延时函数初始化;然后 ,蓝牙电源使能初始化;然后,电机PWM输出初始化;然后,电池电压AD初始化;IIC总线初始化,传感器初始化,PID参数初始化,无线收发模块初始化为接受模式,开 蓝牙,开定时器3,开定时器4。

初始化看起来很繁杂,很多,也没啥好说的。现在谈谈Crazepony是怎么正常飞起来的:

前面已经努力的初始化了一大堆东西了,那么飞机起飞所需设备以及环境也正常了,Crazepony接下来需要做的最重要事情,就是如何去合理的控制这些设备,让飞机正常起飞

飞机起飞所需要的必须设备就是:电机+螺旋桨+姿态传感器。

在这里,我们必须承认的一点就是,四路PWM信号的占空比大小,线性的代表了电机转速快慢,也即线性代表了电机上提供的升力。于是,Crazepony现在只需要控制单片机内部定时器准确的输出四路PWM信号就行了,其他的事情,交给执行机构:电机+螺旋桨去完成。

接下来 ,程序运行到死循环while(1);程序会一直停在这里,等待数据中断的到来,而不是死机死在这里,这是有区别的,学过51的人都知道,我不在多说。

在初始化代码段,我们说到初始化了两个定时器,一个定时器3,一个定时器4,这两个定时器都可以打断死循环while(1)。定时器3用于广播机身姿态信息,定时器4的任务要繁重得多,用于 更新遥控数据+机身姿态融合+PID计算输出+PWM输出。(关于PID和姿态融合部分的细节http://www.crazepony.com/wiki.html )可以看到,定时器4里面任务的优先级明显要比定时器3实时性要求更高,所以。中断优先级的顺序是:定时器4 > 串口中断 > 定时器3。姿态更新频率为1000Hz,广播信息更新频率为1Hz。

1000Hz的数据更新频率,已经足够承受Crazepony反应了,阿莫上有人说几百赫兹是最佳。其实,这差不多了多少。学信号的人都知道,采样间隔越小,对信号的还原越精确,所以,我还是宁愿高一点

综上,有点乱,但是我们缕一缕。很简单,只有3个中断。定时器4是核心中断,所有的算法都是在这里实现的,机身的稳定也是靠这个中断来实现的

大概的框架就是这样,实现的细节,源码里面都有注释,写得很浅显易懂

关于第四版的修订

按照原计划,第四版将会是最终版,不会再改了。但是鉴于嘉利创工艺的问题,我还是得做4.1版。这里不吐槽嘉利创了,大家都不容易~~

说说4.1版的特性吧:

  • 最明显的一个特性就是省略了实体遥控,改用安卓app客户端来控制Crazepony,直接用手机的姿态去控制Crazepony的姿态,屏幕上只有 一个油门键,没有方向键,界面如下:

  • 其次就是,Crazepony也有了类似地面站的东西,目前正在开发中…

  • 硬件方面,增加了电子罗盘HMC5883L
  • 增加了电机保护套,调试阶段,电机屁股经常被戳穿,这个保护套是很有必要的
  • 机身所有焊盘全部采用沉金工艺,阻容元件全部采用0402封装,且全部工厂贴片加工,布局合理

最后,有必要说下,4.1版,我们目前正在加班熬夜完善,争取在9月初公布购买链接

Crazepony四轴交流群 :346226561

~~~~未完待续 2014/7/7