arduino nano开发飞控的框架设计——新人的臆想

[毒药台]

首先，在工控开发上，我还是个新人，学习工控arduino也有4个月，虽然以前搞过软件，但是C语言和硬件都是新手。这里来讨论这个大题目也是因为度娘提供的资料太少，希望来这里抛砖引玉，尤其我不爱读别人的代码，一切都只有自己研究。

很多人觉得nano太小了，无法独立完成飞控，据说apm就不是一块arduino开发出来的。
虽然nano资源太小，但是如果节省起来使用，做个简单的飞控还是有可能的。
很多人都想设计一个飞控，但是如何构建框架无处入手。
我设计了一个简单飞控的框架，希望各路大神过来拍砖，如果连关注都不关注，那我也太失败了。

先说一下设计目标：做一个简易飞控，不是商业需求，能够实现基本的飞行控制就可以了。比如提供稳定性和控制支持。

先列出来飞控设计内容列表

1、读取六通道接收机数据
2、读取陀螺仪姿态数据
3、读取其他传感器信息，比如GPS信息
4、所有算法实施
5、控制马达或者舵机

目标过程：读取接收机控制要求，读取陀螺仪姿态，结合两者计算出马达或舵机的动作。能够实现就好，其他暂不考虑。

首先，整个框架是以接收机为中心的，为什么？因为接收机是主动数据源，所有其他任务都可以看作被动任务。我的意思是，接收机的数据是由接收机发送过来的，而不是我要求过来的，数据到达时如果我不接收，数据就过去了，出现数据丢帧。所以必须首先安排读取接收机数据。在接收机数据完整获取之后，再考虑抽时间处理其他任务。大概也是因为这个原因，据说APM就是使用了一个独立的芯片来读取接收机数据。
值得庆幸的是，接收机的帧频率是60左右，就是说每一帧需要17毫秒，而读取一帧六通道接收机数据只需要4毫秒，大约留下13毫秒来处理其他事情，足够了。
当你完整的读取了接收机数据，并省出来13毫秒来处理其他任务的时候，你的飞控就基本大功告成了（从框架来说）。

下面说一下舵机和马达
舵机和马达的控制频率说是50，其实20-80都可以，稍微高一些好像动作更稳定，我试了试，60左右就可以工作的很好，所以就用接收机的频率了，每个接收机的一帧动一次马达。所以在剩下的13毫秒之内，可以抽出2-3个毫秒来控制所有的舵机和马达。我试了，4-6个舵机都还挺稳定的。好了，我们还有10个毫秒。
其他的就好说了，读取陀螺仪姿态计算用不了3毫秒，包括计算，计时再多两个毫秒也还够用（例如复杂运算）。
别的传感器先不说了。
算法实施主要是把接收机数据和姿态合并处理后，得出所需要的马达舵机数据，这个不费时间。
处理这些都可以在60HZ的范围内，如果怕时间不够，还可以用单双数，单数过程接收处理姿态，双数处理别的传感器或者计算，这些按30HZ处理也是足够的吧。

在这个基础上，简单基本的飞行动作大概就可以了。
如果要做自动飞行，只需要做个读写模块提供一系列飞行数据
如果要做学习动作，只需要保存所有控制数据就可以了

已上各个模块我都测试过，基本都达到了使用要求。
接收机数据漂移大约在16，可以凑合用了，基本稳定。

[毒药台]

引用 楼主 weixin_42039994的回复:

首先，在工控开发上，我还是个新人，学习工控arduino也有4个月，虽然以前搞过软件，但是C语言和硬件都是新手。这里来讨论这个大题目也是因为度娘提供的资料太少，希望来这里抛砖引玉，尤其我不爱读别人的代码，一切都只有自己研究。

很多人觉得nano太小了，无法独立完成飞控，据说apm就不是一块arduino开发出来的。
虽然nano资源太小，但是如果节省起来使用，做个简单的飞控还是有可能的。
很多人都想设计一个飞控，但是如何构建框架无处入手。
我设计了一个简单飞控的框架，希望各路大神过来拍砖，如果连关注都不关注，那我也太失败了。

先说一下设计目标：做一个简易飞控，不是商业需求，能够实现基本的飞行控制就可以了。比如提供稳定性和控制支持。

先列出来飞控设计内容列表

1、读取六通道接收机数据
2、读取陀螺仪姿态数据
3、读取其他传感器信息，比如GPS信息
4、所有算法实施
5、控制马达或者舵机

目标过程：读取接收机控制要求，读取陀螺仪姿态，结合两者计算出马达或舵机的动作。能够实现就好，其他暂不考虑。

首先，整个框架是以接收机为中心的，为什么？因为接收机是主动数据源，所有其他任务都可以看作被动任务。我的意思是，接收机的数据是由接收机发送过来的，而不是我要求过来的，数据到达时如果我不接收，数据就过去了，出现数据丢帧。所以必须首先安排读取接收机数据。在接收机数据完整获取之后，再考虑抽时间处理其他任务。大概也是因为这个原因，据说APM就是使用了一个独立的芯片来读取接收机数据。
值得庆幸的是，接收机的帧频率是60左右，就是说每一帧需要17毫秒，而读取一帧六通道接收机数据只需要4毫秒，大约留下13毫秒来处理其他事情，足够了。
当你完整的读取了接收机数据，并省出来13毫秒来处理其他任务的时候，你的飞控就基本大功告成了（从框架来说）。

下面说一下舵机和马达
舵机和马达的控制频率说是50，其实20-80都可以，稍微高一些好像动作更稳定，我试了试，60左右就可以工作的很好，所以就用接收机的频率了，每个接收机的一帧动一次马达。所以在剩下的13毫秒之内，可以抽出2-3个毫秒来控制所有的舵机和马达。我试了，4-6个舵机都还挺稳定的。好了，我们还有10个毫秒。
其他的就好说了，读取陀螺仪姿态计算用不了3毫秒，包括计算，计时再多两个毫秒也还够用（例如复杂运算）。
别的传感器先不说了。
算法实施主要是把接收机数据和姿态合并处理后，得出所需要的马达舵机数据，这个不费时间。
处理这些都可以在60HZ的范围内，如果怕时间不够，还可以用单双数，单数过程接收处理姿态，双数处理别的传感器或者计算，这些按30HZ处理也是足够的吧。

在这个基础上，简单基本的飞行动作大概就可以了。
如果要做自动飞行，只需要做个读写模块提供一系列飞行数据
如果要做学习动作，只需要保存所有控制数据就可以了

已上各个模块我都测试过，基本都达到了使用要求。
接收机数据漂移大约在16，可以凑合用了，基本稳定。

使用PPM来读取接收机也是个办法，剩余时间也足够处理其他操作，但是读出来的数据有点怪，还在进一步实验中。我用的是乐迪接收机，自带PPM。