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nieyong committed Nov 26, 2015
1 parent 793a233 commit a5f077b
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# 散件组装教程


> 作者:nieyong
> 本教程适合Crazepony 5.2,5.1版本
从5.1版本开始,Crazepony**不再提供散件销售**。本组装教程主要目的是提供给后期的维修和改装。
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# 姿态解算流程


> 作者:nieyong

## 姿态解算流程图

## 快速融合
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# 姿态解算


> 作者:nieyong
姿态解算的英文是attitude algorithm,也叫做姿态分析,姿态估计,姿态融合。姿态解算是指把陀螺仪、加速度计、罗盘等的数据融合在一起,得出飞行器的空中姿态。

飞行器从陀螺仪的三轴角速度通过四元数法得到的俯仰、偏航和滚转角,这是**快速解算**,结合三轴地磁和三轴加速度得到**漂移补偿****深度解算**
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# 姿态的数学表示方法


> 作者:nieyong

姿态有多种数学表示方式,常见的是四元数,欧拉角,矩阵和轴角。他们各自有其自身的优点,在不同的领域使用不同的表示方式。在四轴飞行器中使用到了**四元数****欧拉角**

## 四元数
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# {{page.title}}

# 姿态的测量


> 作者:nieyong

## 陀螺仪
陀螺仪,测量角速度,具有高动态特性,但是它是一个间接测量角度的器件,它测量的是角度的导数,角速度,要将角速度对时间积分才能得到角度。
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# 通信部分介绍


> 作者:nieyong

通信协议指的是遥控端和主控之间交互数据的封装,是一种自行约定的数据封装格式。我们采用的是Crazyflie项目中定义的[CRTP协议](http://wiki.bitcraze.se/projects:crazyflie:firmware:comm_protocol)

遥控端和主控之间数据的交互,物理层可以有下面几种方式:
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# 航模常用术语


> 作者:nieyong
航模术语部分涉及到大四轴。如果大小四轴有区别的,会特别说明,谁叫我们Crazepony是小四轴呢。

## 飞控篇
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# 2.4G天线设计及遥控距离


> 作者:nieyong
## 2.4G天线设计

2.4G天线设计,直接影响到遥控的距离。我们现在使用了陶瓷天线,尽量减少天线所占面积。
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# 摄像头和图传


> 作者:nieyong
很多小伙伴都有在微型四轴上悬挂摄像头或者图传模块的需求。Crazepony默认是不带摄像头的。下面我们整理了一些微型摄像头图传模块,方便悬挂到小四轴上。

**Crazepony默认的载重在20g左右。如果换成820电机载重可以提升。**
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# Crazepony通信协议


> 作者:nieyong
## 2.4G遥控器NRF24L01
Crazepony机身上2.4G射频芯片NRF24L01和主控STM32使用SPI总线连接在一起。

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# 四轴飞行器平衡稳定调试


> 作者:nieyong
下面介绍Crazepony四轴飞行器平衡稳定的调试方式,这些调试的方式同时也可以用于其它四轴的调试。

## 固定调试
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# Crazepony动力效率和续航时间


> 作者:nieyong

很多人会问,*充一次电,Crazepony能够飞多久呢?才6分钟,要是能够飞上10分钟就好了。*为什么Crazepony只能够飞6分钟,如何才能够提高飞机的动力效率,提升飞行时间?

那么这里我们分享一些我们调试实验的结果和经验,对大家有所帮助。
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# FreeRTOS简介


> 作者:nieyong,CamelGo

#FreeRTOS
在嵌入式领域中,嵌入式实时操作系统正得到越来越广泛的应用。采用嵌入式实时操作系统(RTOS)可以更合理、更有效地利用CPU的资源,简化应用软件的设计,缩短系统开发时间,更好地保证系统的实时性和可靠性。
在嵌入式领域中,嵌入式实时操作系统正得到越来越广泛的应用。采用嵌入式实时操作系统(RTOS)可以更合理、更有效地利用CPU的资源,简化应用软件的设计,缩短系统开发时间,更好地保证系统的实时性和可靠性。

作为一个轻量级的操作系统,FreeRTOS提供的功能包括:任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等,可基本满足较小系统的需要。FreeRTOS内核支持优先级调度算法,每个任务可根据重要程度的不同被赋予一定的优先级,CPU总是让处于就绪态的、优先级最高的任务先运行。FreeRT0S内核同时支持轮换调度算法,系统允许不同的任务使用相同的优先级,在没有更高优先级任务就绪的情况下,同一优先级的任务共享CPU的使用时间。
作为一个轻量级的操作系统,FreeRTOS提供的功能包括:任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等,可基本满足较小系统的需要。FreeRTOS内核支持优先级调度算法,每个任务可根据重要程度的不同被赋予一定的优先级,CPU总是让处于就绪态的、优先级最高的任务先运行。FreeRT0S内核同时支持轮换调度算法,系统允许不同的任务使用相同的优先级,在没有更高优先级任务就绪的情况下,同一优先级的任务共享CPU的使用时间。

FreeRTOS的内核可根据用户需要设置为可剥夺型内核或不可剥夺型内核。当FreeRTOS被设置为可剥夺型内核时,处于就绪态的高优先级任务能剥夺低优先级任务的CPU使用权,这样可保证系统满足实时性的要求;当FreeRTOS被设置为不可剥夺型内核时,处于就绪态的高优先级任务只有等当前运行任务主动释放CPU的使用权后才能获得运行,这样可提高CPU的运行效率.

FreeRTOS的内核可根据用户需要设置为可剥夺型内核或不可剥夺型内核。当FreeRTOS被设置为可剥夺型内核时,处于就绪态的高优先级任务能剥夺低优先级任务的CPU使用权,这样可保证系统满足实时性的要求;当FreeRTOS被设置为不可剥夺型内核时,处于就绪态的高优先级任务只有等当前运行任务主动释放CPU的使用权后才能获得运行,这样可提高CPU的运行效率.
#Crazepony-II的FreeRTOS移植
目前稳定的裸机程序已暴露出很多弊端,比如CPU资源浪费问题,处理任务单一,只能是中断嵌套或者CPU轮询机制去处理各类事件,CPU空挡期远大于实际利用期.

所以,目前我们正专人负责移植FreeRTOS系统,在系统层面做到兼容Bitcraze的crazefile固件,在这期间肯定会遇到很多问题,这都需要大家在实际体验过程中发现并解决问题,在Crazepony这个平台更加稳定,更加成熟
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# 硬件姿态解算


> 作者:路洋

四轴的姿态解算无疑是最繁琐的步骤没有之一,但是自从MPU6050出现了硬件DMP的时候,大妈都能完成姿态解算了!

CrazePony使用了MPU6050自带的硬件四元数单元,可以通过IIC直接读取四元数,省却了软件解算繁琐的算法步骤,非常方便易用。
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# Crazepony器件总览及选型说明


> 作者:nieyong
我们暂时不提供桨叶/空心杯电机/电池等易损耗配件的购买。Craze团队整理了部分淘宝上的购买地址及注意事项,大家可以自行购买。

## 电机 & 桨叶
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# 大四轴 VS 小四轴


> 作者:nieyong
按照四轴飞行器的大小,我们粗略的将四轴飞行器分为大四轴和小四轴。其有很多部分是相同的,例如飞控部分基本一样;但是又有区别,例如动力部分(包括电机和电机驱动)就可能完全不相同。作为四轴飞行器爱好者,我们当然需要知道DIY大小四轴的区别。

当然,Crazepony是一个小四轴。
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# 介绍几个常用的宏的作用


> 作者:韦晟敢
在Crazyflie的固件代码中,宏一般都定义在文件Makefile中。使用`CFLAGS += -D`的方式添加。

~~~
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# 飞行器控制器——主控MCU


> 作者:nieyong
## 四轴的灵魂——飞控
飞控是四轴的灵魂。那么什么是飞控呢?飞控其实就是四轴飞行器的电子控制部分,包括传感器部分**惯性导航模块**和控制部分的MCU。

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# 飞行控制器——传感器


> 作者:nieyong
在《飞行控制器——主控MCU》一文的四轴的灵魂——飞控章节中已经提到,飞控是由传感器部分(即惯性导航模块,IMU)和控制部分MCU组成。这篇文章我们将重点讲讲传感器部分的知识。

四轴飞行器的传感器就是用来感知飞行器在空中的姿态和运动状态,这有个专有名词叫做**运动感测追踪**,英文Motion Tracking。在消费电子市场,运动感测技术主要有四种基础运动传感器,下面分别说明其进行运动感测追踪的原理。
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# {{page.title}}

# 三轴陀螺仪三轴加速度计MPU6050


> 作者:nieyong
## 陀螺仪
陀螺仪,测量角速度,具有高动态特性,但是它是一个间接测量角度的器件,它测量的是角度的导数,角速度,要将角速度对时间积分才能得到角度。
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# 气压计MS5611


> 作者:nieyong
Crazepony使用气压计(或者叫高度计)MS5611。

MS5611气压传感器是由MEAS(瑞士)推出的SPI和I²C总线接口的新一代高分辨率气压传感器,**分辨率可达到10cm**。我们使用的I2C接口,挂在MPU5060的从I2C接口上。MS5611有2种型号的封装MS5611-01BA03(金属封装) 和MS5611-01BA01(塑壳封装),我们使用的金属封装。
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# 开源四轴飞行器


> 作者:nieyong
## APM & 3D Robotics
3D Robotics公司旗下的飞控有3款,分别是ArduPilot(简称APM),PX4和Pihawk。

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# 三维中pitch,yaw,roll的区别


> 作者:nieyong
玩过航模,飞控的童鞋肯定需要知道 yaw, pitch and roll 的区别。这里给大家分享一下,准备要做飞控的,或者想玩三轴加速度的,或者玩了很久加速度还没研究过哪个是哪个的,可以看一下。

![](../assets/img/pitch-yaw-roll.png)
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# 航模桨叶


> 作者:nieyong
## 桨叶
螺旋桨的型号由如8045,1038等4位数字表示,分别代表桨叶两个重要的参数,**桨直径****桨螺距**。桨直径是指桨转动所形成的圆的直径,对于双叶桨(两片桨叶,这是最常用的桨)恰好是两片桨叶长度之和,由前两位数字表示,如上面的80和10,单位为英寸。桨螺距则代表桨旋转一周前进的距离,由后两位数字表示,如上面的45和38。桨直径和螺距越大,桨能提供的拉(推)力越大。

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# 四轴飞行器的空气动力原理


> 作者:nieyong
## 四旋翼飞行器结构以及x模式和+模式
四轴飞行器四个电机呈十字形排列, 驱动四片桨旋转产生向上的推力。四个电机轴距几何中心的距离相等, 当对角两个轴产生的升力相同时能够保证力矩的平衡, 四轴不会向任何一个方向倾转; 而四个电机一对正转,一对反转的方式使得绕竖直轴方向旋转的反扭矩平衡, 保证了四轴航向的稳定。

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# 四轴飞行器历史回顾


> 作者:nieyong
四轴飞行器是微型飞行器的其中一种,也是一种智能机器人。

1907 年,法国Breguet兄弟制造了第一架四旋翼式直升机,这次飞行中没有用到任何旋翼式直升机,这次飞行中没有用到任何的控制,所以飞行稳定性是很差。
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# 四轴飞行器明星产品


> 作者:nieyong
## Phantom

![](/assets/img/phantom.jpg)
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# 四元数与四轴飞行器


> 作者:nieyong
## 四元数
四元数是由爱尔兰数学家威廉·卢云·哈密顿在1843年发现的数学概念。从明确地角度而言,四元数是复数的不可交换延伸。如把四元数的集合考虑成多维实数空间的话,四元数就代表着一个四维空间,相对于复数为二维空间。
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# Windows下开发环境搭建


>作者:韦晟敢
## 环境配置说明
目前采用Keil+gcc+jlink是最好的编译与调试方法。Keil内部有自己的编译工具链,但是Keil自带的编译器不支持目前代码的许多语法,所以建议使用gcc工具链。等代码稳定未来可以直接移植到Keil自带的编译器上。

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# 软件框架讲解


> 作者:nieyong
飞控源代码部分,都是属于一砖一瓦敲出来的。没有使用实时操作系统(RTOS),我们称之为裸机代码,托管在[Github](https://github.com/Crazepony/crazepony-firmware-none)上,名字为crazepony-firmware-none,尾缀none表示未使用操作系统裸跑的意思。

那么,现在就结合裸机代码,来说说Crazepony的软件框架。
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# 软件姿态解算


> 作者:路洋

> 文中有很多word下编辑的公式尚未加入,需要继续完善
使用MPU6050硬件DMP解算姿态是非常简单的,下面介绍由三轴陀螺仪和加速度计的值来使用四元数软件解算姿态的方法。
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# Crazepony软件开发经验总结


>作者:CamelGo
## 关于Z轴负反馈的调试
虽然我们已经努力将机身参数设计成没有个体差异,但是还是避免不了一些电阻电容上有误差。直接体现在MPU6050输出的姿态AD值上有个体差异,下面谈一谈用户拿到飞机以后,怎样保证飞机起飞降落过程具有粘滞性的问题

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# 源代码的文件编码和文件格式


> 作者:nieyong

文件编码
=============
原则上所有源代码默认使用utf-8编码。
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# 系统流程框架


> 作者:nieyong

介绍系统的初始化流程,以及系统任务之间的关系。

## 系统任务
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# 入手试飞教程


> 作者:nieyong
> 本教程适合Crazepony 5.2,5.1版本
## 整机物料列表
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