pixhawk,开源飞控之王
点击标题下「蓝色微信名」可快速关注无人机最重要，最核心的就是飞行控制单元简称 飞控。它是无人机安全执行飞行任务的核心。在市场上有 开源飞控 和 商业飞控 两类飞控。商业飞控就是由飞控厂家自行研发，设计的飞控，生产厂家有自己的知识产权，基本不对外公开飞控的程序信息。但是商业飞控往往简化了用户的安装，调试，使用时候的难度，这样也会使飞控的研发成本大大增加。所以往往商业飞控是开源飞控的数倍到数十倍。所以还有一类飞控是开源飞控。开源飞控是飞控的所有硬件设计图纸，地面站软件的源代码等等所有信息完全公开，任何有技术的人都可进行优化，甚至二次开发。
开源飞控里面应用最多，最广泛的就是 PIXHAWK 系列飞控，开发者在PIXHAWK基础上还开发的 pixhack，pixraptor，min pix等一系列衍生飞控。但是硬件核心都是完全一致，就是在外部接口上跟原版设计有所不同。
个人认为，商品飞控并不具备核心技术，只是在开源飞控上的小修小改，改的简单易用。本章主要介绍开源飞控的代表，APM、PX4 / PIXHAWK1和2。
APM飞控
主控：ATmega2560
传感器：MPU6000,MS5611气压计，HMC5833磁传感器
APM（ArduPilotMega） 是在2007年由DIY无人机社区（DIY Drones）推出的飞控产品，是当今较为成熟的开源硬件项目。APM基于Arduino的开源平台，对多处硬件做出了改进，包括加速度计、陀螺仪和磁力计组合惯性测量单元（IMU）。由于APM良好的可定制性，APM在全球航模爱好者范围内迅速传播开来。通过开源软件Mission Planner，开发者可以配置APM的设置，接受并显示传感器的数据，使用google map 完成自动驾驶等功能，但是Mission Planner仅支持windows操作系统。
曾经APM飞控已经成为开源飞控成熟的标杆，可支持多旋翼、固定翼、直升机和无人驾驶车等无人设备。针对多旋翼，APM飞控支持各种四、六、八轴产品，并且连接外置GPS传感器以后能够增稳，并完成自主起降、自主航线飞行、回家、定高、定点等丰富的飞行模式。APM能够连接外置的超声波传感器和光流传感器，在室内实现定高和定点飞行。
最新版本为APM2.6，使用了很流行的stm32f407单 片机，处理速度上了一个大台阶，摆脱了arduino的瓶颈，走向了发烧级的道路。
PX4和PIXHAWK
主控：主处理器STM32F427，协处理器STM32F103
传感器：MPU6000,L3GD20,LSM303D,MS5611
PX4为3D Robotics公司旗下的飞控，由PX4FMU和PX4IO板两部分组成，后来又推出了Pixhawk飞控，其实就是把PX4FMU和PX4IO板结合在了一起，具有更高的集成度。
由3DR联合APM小组与PX4小组于2014年推出的PIXHawk飞控是PX4飞控的升级版本，拥有PX4和APM两套固件和相应的地面站软件。PIXHawk 拥有168MHz的运算频率，并突破性地采用了整合硬件浮点运算核心的Cortex-M4的单片机作为主控芯片，内置两套陀螺和加速度计MEMS传感器，互为补充矫正，内置三轴磁场传感器并可以外接一个三轴磁场传感器，同时可外接一主一备两个GPS传感器，在故障时自动切换。
基于其高速运算的核心和浮点算法，PIXHawk使用最先进的定高算法，可以仅凭气压高度计便将飞行器高度固定在1米以内。它支持目前几乎所有的多旋翼类型，甚至包括三旋翼和H4这样结构不规则的产品。它使飞行器拥有多种飞行模式，支持全自主航线、关键点围绕、鼠标引导、“FollowMe”、对尾飞行等高级的飞行模式，并能够完成自主调参。
PIXHawk飞控的开放性非常好，几百项参数全部开放给玩家调整，靠基础模式简单调试后亦可飞行。PIXHawk集成多种电子地图，爱好者们可以根据当地情况进行选择。
PIXHAWK2
主处理器和协处理器和pixhawk1的没有什么区别，主板上有块气压计和IMU里面的气压计构成双气压计的设计，这部分主要用来优化气压定高的功能；
主要特点：
· IMU，FMU，底板分离，利于自定义硬件开发
· 三套IMU，两套气压计，IMU恒温，IMU减震措施非常好
· 爱迪生板卡，英伟达GPU接口预留，为视觉避障留有接口
· 外设接口更丰富，更牢固
· 板载电源设计的冗余度很高，飞控的硬件设计，实际很重要的工作是电源管理的设计
要说，PIXHAWK 的鼻祖是 PX4 飞控，那么PIXHAWK2就是PIXHAWK儿子，最新版本的PIXHAWK2在2016年推向市场，设计者进一步增强了开源飞控的可靠性：使用最新传感器，淘汰了比较老旧的传感器；增加了一套惯性测量单元，使PIXHAWK2具有三余度惯性测量单元；增加了 IMU 恒温控制；保证更加稳定的飞行。曾经被广泛用于学术研究， DIY 中的 PIXHAWK 一代，在第二代具备了更完善的性能和可靠的安全性，使得开源飞控具备了在更广泛的商业和行业用途中发挥作用的潜力。
飞控系统以典型代表性的Pixhawk为例，下图为装着SD卡的Pixhawk：
蜂鸣器：
安全开关：
电源模块
以及：一个SD卡USB适配器，一条Micro-USB线，两根6pin线，还有一些减震棉。
你还需要一个GPS模块，而且一个集成在GPS里面的罗盘可以更方便地降低外界的干扰。
准备开始
你需要一个多轴飞行器： 请参照如何做一个你自己的多轴飞行器Wiki页面。
有了APM固件的帮助，Pixhawk可以把各种遥控飞机、飞行器、无人车变成一个全功能的无人飞行器。
在你拥有了一个完整安装好的多轴飞行器后，请按照以下步骤来安装你的Pixhawk。
在飞行器上安装Pixhawk
将Pixhawk与你的多轴飞行器连起来
加载固件至Pixhawk
校准你的飞行器
在飞行器上安装Pixhawk
请使用双面减震棉把Pixhawk安装在飞行器上。
裁剪出四块约3/4平方英寸的减震棉，然后粘在Pixhawk的每一个角上。
最好将Pixhawk安放在模型的重心处。
确认Pixhawk的箭头标指向飞行器的机头。
不过你也可以把pixhawk安装在减震板上
将Pixhawk与你的多轴飞行器连起来
把PPM总线或者Futaba SBUS 接收线（黑色地线、红色电源线和白色信号线）接在最左边的RC接口上。
SB接口是给Futaba SBus预留的，功能尚未完善。
对于Spektrum DSM，DSM2或者DSMX 卫星接收机，直接接在SPKT/DSM接口。
把从（3DR）分线板引出的一根红黑两根的线接在Pixhawk的任意一个地线（-，黑线)和电源线（+，红线)输出针脚。
警告！供电接口必须有5V或者与你的舵机相对应的电压，不能直接与电池相连。
你可以使用ESC的5v电压BEC输出或者用于舵机的足够功率的单独UBEC供电。
这种接法是可选的，仅在用Pixhawk给外接舵机供电时才是必须的。
对于飞行器，将每根信号线从PDB板与Pixhawk上其对应的信号针脚相连。
把每个电机的信号线与对应的信号针脚相连。
针脚 1 = 电机 1 – – 针脚 5 = 电机 5
针脚 2 = 电机 2 – – 针脚 6 = 电机 6
针脚 3 = 电机 3 – – 针脚 7 = 电机 7
针脚 4 = 电机 4 – – 针脚 8 = 电机 8
对于固定翼飞机，把每个通道的信号线与主信号输出针脚相连。
针脚 1 = 副翼
针脚 2 = 升降舵
针脚 3 = 油门
针脚 4 = 方向舵
对于无人车，把油门和方向的信号线与主信号输出针脚相连
针脚 3 = 油门
针脚 4 = 转向
当然接法不唯一，你也可以电机信号线分开接（首先要确定电调有EBC 5V电压输出），一条3针杜邦线分别为，信号-电源正极-地线，分别插在对应的插口上。
加载固件至Pixhawk
APM固件是自动驾驶仪运行的大脑。
在加载固件至pixhawk之前，需先在地面站电脑上安装mission planner。
选择windows里的Mission Planner或者Mac与Linux里的APM Planner。
这些应用都可以从ardupilot.cn网站里免费下载。
从（这里！）下载用于Windows的Mission Planner然后点击橙色的Download按钮。
从（这里！）下载Mac或者Linux版的Mission Planner（注意这还没有安装！）
Mac系统请选择APMPlanner – DMG – 最新然后点击橙色的Download按钮。
Linux系统请选择APMPlanner – RPM – 最新并选择橙色的Download按钮。
安装Planner
在选择正确的文件后，仔细阅读接下来页面的安全说明然后点击“Download”。
打开文件运行安装向导。
在通过系统安全警示后，安装全部建议的驱动。
在安装完成后，打开MissionPlanner应用。
用micro-USB线把Pixhawk连接至你的电脑。
你的电脑将自动安装正确的驱动。
这时请不要点击“连接”按钮，Pixhawk只有在与Mavlink “未连接”的时候才可以加载固件。
在Planner程序里选择初次安装图标。
然后在左边栏内选择Install Firmware项。
接下来选择你想加载固件的模型类型。
当你想执行操作时，会有确认提示。
当指示条显示下载完成后，断开USB将飞控断电然后重新接上电脑供电。
如果你听到了一段乐音，你的固件安装就完成了。
如果你听到一连串的三次嘟嘟声，先断开USB，然后按住安全按钮，再重新连接USB。
重启之后，一连串的两次嘟嘟声表示固件已经成功加载。
校准你的Pixhawk
校准你的在飞行器上使用的Pixhawk，请到这个Wiki页面。
然后到（这里！）执行电调校准。
然后再到（这里！）正确设置电机旋转方向。
校准你的在飞机上使用的Pixhawk，请到这个Wiki页面。
然后到（这里！）检查传感器。
然后到（这里！）设定舵机方向和副翼或升降副翼模式。
如果你的副翼设置在两个通道上，你可以在（这里！）设置它们。
如果你有襟翼，你可以在（这里！）设置自动襟翼
如果你的升降副翼是分离的，你可以在（这里！）设置不同的扰流器
Pixhawk指示灯的含义
红灯和蓝灯闪： 初始化中。 请稍等。
黄灯双闪： 错误。 系统拒绝解锁。
蓝灯闪： 已加锁，GPS搜星中。 自动导航，悬停，还有返回出发点模式需要GPS锁定。
绿灯闪： 已加锁，GPS锁定已获得。 准备解锁。 从加锁状态解锁时，会有快速的两次响声提示。
绿灯长亮加单次长响：GPS锁定并且解锁。 准备起飞！
黄灯闪： 遥控故障保护被激活。
黄灯闪加快速重复响：电池故障保护被激活。
黄灯蓝灯闪加高-高-高-低响： GPS数据异常或者GPS故障保护被激活。
Pixhawk安全开关含义（红色LED）
快速，持续闪烁：执行系统自检中。 请稍等。
间歇闪烁： 系统就绪。 请按安全开关按钮以激活系统。
常亮：已经准备好解锁。 可以执行解锁程序。
Pixhawk接口
1 Spektrum DSM 接收机
2 遥测（电台遥测）
3 遥测（屏幕上显示）
4 USB
5 SPI （串行外设接口）总线
6 电源模块
7 安全开关按钮
8 蜂鸣器
9 串行
10 GPS 模块
11 CAN （controller area network）总线
12 I2C 分流器或罗盘模块
13 模拟至数字转换器 6.6 V
14 模拟至数字转换器 3.3 V
15 LED指示器
1 输入/输出重置按钮
2 SD卡
3 飞行管理重置按钮
4 Micro-USB接口
1 遥控接收机输入
2 Futaba S.Bus 接收机输入
3 主输出
4 辅助输出
Pixhawk规格
处理器
32位ARM Cortex M4 核心包含FPU（浮点运算单元）
168 Mhz/256 KB RAM/2 MB 闪存
32位故障保护协处理器
传感器
ST Micro 16位陀螺仪
ST Micro 14位加速度计/磁力计
MEAS 气压计
电源
良好的二极管控制器，带有自动故障切换
舵机端口7V高压与高电流预备
所有的外围设备输出都有过流保护，所有的输入都有防静电保护
接口
5个UART串口，1个支持大功率，两个有硬件流量控制
Spektrum DSM/DSM2/DSM-X 卫星输入
Futaba S.BUS 输入和输出
PPM sum 信号
RSSI（PWM或者电压）输入
I2C, SPI, 2个CAN, USB
3.3 与 6.6 ADC 输入
尺寸
重量 38g
宽 50 mm
高 15.5 mm
长 81.5 mm
最后提供几个详细的学习网址
PX4原生固件及其地面站网址
https://github.com/PX4
http://px4.io/
https://github.com/mavlink/qgroundcontrol
AutoPoilt 固件及其地面站网址
http://ardupilot.org/
https://github.com/ArduPilot/ardupilot
https://github.com/ArduPilot/MissionPlanner
PIXHAWK控制器硬件
https://github.com/PX4/Hardware
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