多旋翼無人飛行器嵌入式飛控開發(fā)實戰(zhàn)-基于STM32系列微控制器的代碼實現(xiàn) -課件 奚海蛟 第1-4章 無人機(jī)概述- 無人機(jī)飛控系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)

多旋翼無人機(jī)飛行器嵌入式飛控開發(fā)實戰(zhàn)無人機(jī)基本組成1無人機(jī)基本組成2無人機(jī)結(jié)構(gòu)與飛行控制原理3無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計無人機(jī)的介紹

無人機(jī)，也稱無人飛行器UAV（Unmannedaerialvehicle），是一種配備了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，傳感器，自動控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等必要機(jī)載設(shè)備的飛行器，能夠進(jìn)行一定的穩(wěn)態(tài)控制和飛行，一定的自主飛行而無需人工干預(yù)。無人機(jī)技術(shù)是一項涉及多個技術(shù)領(lǐng)域的綜合系統(tǒng)，它對通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)、圖像處理技術(shù)、控制理論都有較深的應(yīng)用和較高的要求。固定翼無人飛行器續(xù)航時間最長飛行效率最高載荷最大起飛需要助跑降落需要滑行對場地要求較高優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)無人飛艇留空時間可以較長懸停方便安全可靠控制也較簡單起飛需要助跑降落需要滑行對場地要求較高優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)傘翼無人飛行器輕巧速度較慢成本較低適合于低空飛行不能在較高的高度飛行動力較小易受強(qiáng)風(fēng)影響機(jī)體過輕，受側(cè)風(fēng)影響較強(qiáng)烈優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)撲翼無人飛行器

基于仿生學(xué)原理，配備的活動機(jī)翼能夠模擬飛鳥的翅膀上下?lián)鋭拥膭幼鲝亩a(chǎn)生升力和向前的推動力，又稱振翼機(jī)。簡介旋翼無人飛行器可以垂直起降對場地要求很低機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單易維護(hù)保養(yǎng)控制簡單載重較低續(xù)航時間較短優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)多旋翼無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域交通安防巡查農(nóng)林植保消防救援災(zāi)害救援城市管理規(guī)劃影視航拍電力巡線探礦測繪機(jī)架系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)是美觀，可靠，性能一致性較好，一般價格相對不低，主要面向的是普通消費(fèi)者玩家或者初學(xué)者。

缺點(diǎn)是更換零件比較麻煩，維修成本較高，一般都需要找原廠維修，無法自行更換零件。一體機(jī)

優(yōu)點(diǎn)是可組裝，可塑性，可外掛各種實驗負(fù)載，方便維修以及更換升級零件。

缺點(diǎn)是需要有較深厚的經(jīng)驗，并且系統(tǒng)的穩(wěn)定性可能會受到裝配校準(zhǔn)等方面的問題的影響。組裝機(jī)機(jī)架系統(tǒng)必要的部件腳架機(jī)臂中心板一般中心板采用碳纖、玻纖或者FR4等材料，分為2~4層不等，也有根據(jù)應(yīng)用要求增加的即飛行器的起落架，用于將飛行器墊起一定高度，以便為云臺等掛載設(shè)備騰出空間，還可以提供降落緩沖，保障機(jī)體安全機(jī)臂一般采用碳管、PA等材料，保證輕質(zhì)牢固的特點(diǎn)動力系統(tǒng)無刷直流電機(jī)，顧名思義，是不帶電刷的，由于省去了電刷，使得沒有了電刷損耗，也沒有了有刷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電火花，極大降低了電磁打火對機(jī)載電子設(shè)備的干擾。無刷電機(jī)有刷電機(jī)是早期電機(jī)，將磁鐵固定在電機(jī)外殼或者底座，成為定子。然后將線圈繞組，成為轉(zhuǎn)子。有刷電機(jī)采用內(nèi)部集成了電刷進(jìn)行電極換相，保持電機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動。有刷電機(jī)電子調(diào)速器

無刷電調(diào)最主要的參數(shù)是電調(diào)的電流，通常以安培來表示，如10A、20A、30A。電流

電調(diào)具有相應(yīng)內(nèi)阻，其發(fā)熱功率需要得到注意。有些電調(diào)電流可以達(dá)到幾十安培，發(fā)熱功率是電流的平方的函數(shù)，所以電調(diào)的散熱性能也十分重要，因此大規(guī)格電調(diào)內(nèi)阻一般都比較小。內(nèi)阻槳葉動力系統(tǒng)的組成中另一個非常重要的部分就是螺旋槳，螺旋槳是通過自身旋轉(zhuǎn)，將電機(jī)轉(zhuǎn)動功率轉(zhuǎn)化為動力的裝置。遙控器和遙控接收機(jī)

脈沖位置調(diào)制Pulse-positionmodulation，也叫脈位調(diào)制，這種調(diào)制采用脈沖信號的寬度位置來表示舵量，每個通道由8個型號脈沖組成，脈沖個數(shù)不變，脈沖寬度相同，只是脈沖的相位不同，由相位來代表所傳遞的編碼信息。PPM調(diào)制

脈沖編碼調(diào)制Pulsecodemodulation，也叫脈碼調(diào)制，這種調(diào)制是將若干通道的舵量大小以二進(jìn)制數(shù)字來進(jìn)行編碼，形成數(shù)據(jù)幀。PCM調(diào)制動力電源與充電系統(tǒng)電動多旋翼飛行器上由于電機(jī)的工作電流非常大，需要采用能夠支持高放電電流的動力可充電鋰電池供電，放電電流的大小通常用放電倍率來表示，即C值。無人機(jī)結(jié)構(gòu)與飛行控制原理1無人機(jī)基本組成2無人機(jī)結(jié)構(gòu)與飛行控制原理3無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計無人機(jī)機(jī)身布局無人機(jī)的旋翼結(jié)構(gòu)單旋翼多旋翼單槳共軸雙槳無人機(jī)的飛行控制原理

4個旋翼中對角線上的兩個旋翼選裝方向相同，相鄰的兩個旋翼選裝方向相反，其中3、4號旋翼按照順時針方向旋轉(zhuǎn)，這里選用的是正槳，而1、2號旋翼按照逆時針方向旋轉(zhuǎn)，采用的是反槳。懸停姿態(tài)

在飛行器懸停時，槳盤面垂直于重力，4個旋翼產(chǎn)生的合拉力抵消重力，產(chǎn)生的扭距也相互抵消。升降飛行

在懸停的基礎(chǔ)上，向上推動遙控器油門撥桿時飛行器產(chǎn)生上升運(yùn)動。

向下拉動遙控器油門撥桿時飛行器產(chǎn)生下降運(yùn)動。俯仰(pitch)飛行

向上推動遙控器前進(jìn)撥桿產(chǎn)生前進(jìn)運(yùn)動。

向下拉動遙控器前進(jìn)撥桿產(chǎn)生后退運(yùn)動。翻滾(roll)飛行

向右推動遙控器翻滾撥桿產(chǎn)生向右飛行的運(yùn)動。

向左推動遙控器翻滾撥桿產(chǎn)生向左飛行的運(yùn)動。偏航（yaw）飛行

右推動遙控器偏航撥桿產(chǎn)生順時針方向的偏航動作。

向左推動遙控器偏航撥桿產(chǎn)生逆時針方向的偏航動作。無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計1無人機(jī)基本組成2無人機(jī)結(jié)構(gòu)與飛行控制原理3無人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計飛行控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計

“光標(biāo)”飛控系統(tǒng)的核心采用意法半導(dǎo)體公司的STM32F407。主頻：168MHzSRAM：192KbytesFlash：512Kbytes“光標(biāo)”飛控的外設(shè)接口與傳感器分布遙控接收機(jī)接口PWM（PulseWidthModulation）信號，脈寬調(diào)制。它主要通過周期性的脈沖高電平寬度組成的方波來代表控制信號?！肮鈽?biāo)”飛行控制系統(tǒng)的遙控接收機(jī)輸入接口

“光標(biāo)”飛控最多支持12路PWM遙控輸入信號。PWM信號的優(yōu)點(diǎn)是傳輸過程高電平采用全電壓傳輸，非0即1，具有數(shù)字信號的特性，即可以擁有數(shù)信號的抗干擾能力。脈寬的寬度是可以連續(xù)調(diào)節(jié)的，因為這它是傳輸?shù)倪B續(xù)模擬信息。PWM信號的產(chǎn)生和采集解析比較簡單，只需要一定的數(shù)字電路或者定時器即可，基本不需要占用CPU的運(yùn)算邏輯資源。傳輸?shù)男盘柫颗c電壓本身無關(guān)，因此對電壓上的噪聲紋波等不敏感。3214電調(diào)輸出接口

采用TIM的輸出比較模式（OutputCompare）直接控制PWM定時器輸出，這樣的好處是輸出控制信號無需消耗CPU的運(yùn)算資源。陀螺儀加速度計

光標(biāo)”飛控中采用的陀螺儀、加速度計是集成一體的芯片MPU6050。MPU6050提供了SPI接口和I2C接口兩套總線訪問方式。陀螺儀加速度計

磁力計是通過芯片內(nèi)部的微磁性材料來測量空間3維的磁場強(qiáng)度的傳感器，在“光標(biāo)”飛控中主要采用的是QMC5883L來進(jìn)行測量，通過I2C總線訪問。陀螺儀加速度計

氣壓高度計是通過測量大氣壓力來間接獲取氣壓高度的傳感器，本例采用MS5611氣壓傳感器是由MEAS（瑞士）推出的一款SPI和I2C總線接口的新一代高分辨率氣壓傳感器，分辨率可達(dá)到10cm。系統(tǒng)調(diào)試接口可以通過USART1進(jìn)行系統(tǒng)的日志實時打印，以便于查看系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及方便調(diào)試。GNSS接口

GNSS（GlobalNavigationSatelliteSystem）全球?qū)Ш叫l(wèi)星位系統(tǒng)，主要包含美國的GPS，俄羅斯的GLONASS，歐盟的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GALILEO)，中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS），以及一些區(qū)域增強(qiáng)系統(tǒng)等。遙測數(shù)傳接口

在飛控系統(tǒng)中為遙測數(shù)傳模塊采用串行通信口連接?！肮鈽?biāo)”飛控采用STM32系統(tǒng)的UART3串口作為遙測數(shù)傳模塊接口。光流與激光模塊接口

光流（opticflow），從本質(zhì)上說，就是我們在三維空間中視覺感應(yīng)可以感覺到的運(yùn)動模式，即光線的流動。激光測距是使用激光來對被測物體進(jìn)行準(zhǔn)確測距。超聲波測距模塊接口

超聲波測距模塊是用來測量距離，通過發(fā)送和收超聲波，利用時間差和聲音傳播速度，計算出模塊到前方障礙物的距離，“光標(biāo)”飛控通過串口與超聲波測距模塊進(jìn)行通信。EEPROM模塊

EEPROM模塊的功能主要是保存系統(tǒng)的傳感器校準(zhǔn)參數(shù)，系統(tǒng)配置，軟件配置等信息。LED顯示接口

“光標(biāo)”飛控還提供了4個可以顯示系統(tǒng)狀態(tài)的LED指示燈，通過STM32系統(tǒng)的GPIO來控制LED的亮滅以及閃爍來指示系統(tǒng)狀態(tài)。USB接口

STM32F407芯片本身還帶有一個USBOTG的接口，即可以做USB主設(shè)備，也可以做USB從設(shè)備，在“光標(biāo)”飛控系統(tǒng)中同樣將其引出來，可以進(jìn)行高速數(shù)據(jù)的傳說，作為在地面階段的調(diào)試口使用。無人機(jī)狀態(tài)估計無人機(jī)控制流程基于FreeRTOS的飛控系統(tǒng)設(shè)計通過實現(xiàn)對STM32的GPIO、時鐘配置、ADC、DMA以及TIM的介紹的同時實現(xiàn)無人機(jī)狀態(tài)指示燈的控制、無人機(jī)電池電壓的采集、無人機(jī)控制信號-PWM輸出以及無人機(jī)遙控信號-PWM輸入捕獲。第3章無人機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)與輸入輸出控制信號1234無人機(jī)電池電壓讀取-ADC+DMA5無人機(jī)控制信號-PWM輸出無人機(jī)狀態(tài)指示燈控制無人機(jī)系統(tǒng)時鐘配置無人機(jī)電池電壓采集基礎(chǔ)-ADC6無人機(jī)遙控信號-PWM輸入捕獲無人機(jī)狀態(tài)指示燈控制1234無人機(jī)電池電壓讀取-ADC+DMA5無人機(jī)控制信號-PWM輸出無人機(jī)狀態(tài)指示燈控制無人機(jī)系統(tǒng)時鐘配置無人機(jī)電池電壓采集基礎(chǔ)-ADC6無人機(jī)遙控信號-PWM輸入捕獲無人機(jī)狀態(tài)指示燈控制了解ARMCortex-M系列芯片的定時器的工作原理。01通過配置STM32F407芯片定時器相關(guān)寄存器，實現(xiàn)PWM輸入捕獲。02GPIO基本屬性端口模式

01輸入

02輸出03復(fù)用04模擬輸出組態(tài)

01上拉

02下拉03浮空端口類型

01推挽

02開漏輸出速度

012MHZ

0225MHZ0350MHZ04100MHZGPIO組

01GPIOA

02GPIOB03...04GPIOGI/O口基本結(jié)構(gòu)端口模式寄存器（GPIOx_MODER）位2y:2y+1

：端口x配置位(y=0..15)端口輸出類型寄存器（GPIOx_OTYPER）位15:0

：端口x配置位(y=0..15)端口輸出速度寄存器（GPIOx_OSPEEDR）位2y:2y+1

：端口x配置位(y=0..15)端口上拉下拉寄存器（GPIOx_PUPDR）位2y:2y+1

：端口x配置位(y=0..15)端口輸入數(shù)據(jù)寄存器(GPIOx_IDR)位15:0

：端口輸入數(shù)據(jù)(y=0..15)端口輸出數(shù)據(jù)寄存器（GPIOx_ODR）位15:0

：端口輸出數(shù)據(jù)(y=0..15)原理圖無人機(jī)狀態(tài)指示燈控制控制LED燈的亮滅。練習(xí)簡述實現(xiàn)點(diǎn)亮LED燈的過程。01簡述GPIO的端口模式有哪些？02無人機(jī)系統(tǒng)時鐘配置1234無人機(jī)電池電壓讀取-ADC+DMA5無人機(jī)控制信號-PWM輸出無人機(jī)狀態(tài)指示燈控制無人機(jī)系統(tǒng)時鐘配置無人機(jī)電池電壓采集基礎(chǔ)-ADC6無人機(jī)遙控信號-PWM輸入捕獲無人機(jī)系統(tǒng)時鐘配置了解ARMCortex-M系列芯片的內(nèi)部時鐘及定時器使用。01通過配置STM32F407芯片的內(nèi)部定時器，實現(xiàn)流水燈效果。02SysTick定時器的寄存器寄存器名稱寄存器描述CTRLSysTick控制及狀態(tài)寄存器LOADSysTick重裝載值寄存器VALSysTick當(dāng)前數(shù)值寄存器CALIBSysTick校準(zhǔn)數(shù)值寄存器CTRL控制及狀態(tài)寄存器LOAD重裝載數(shù)值寄存器VAL當(dāng)前數(shù)值寄存器時鐘樹無人機(jī)系統(tǒng)時鐘配置通過配置STM32F407芯片的內(nèi)部定時器，實現(xiàn)流水燈效果。練習(xí)簡述滴答定時器實現(xiàn)流程。01實現(xiàn)點(diǎn)亮其他的LED燈實現(xiàn)流水燈效果。02無人機(jī)電池電壓采集基礎(chǔ)-ADC1234無人機(jī)電池電壓讀取-ADC+DMA5無人機(jī)控制信號-PWM輸出無人機(jī)狀態(tài)指示燈控制無人機(jī)系統(tǒng)時鐘配置無人機(jī)電池電壓采集基礎(chǔ)-ADC6無人機(jī)遙控信號-PWM輸入捕獲無人機(jī)電池電壓采集基礎(chǔ)-ADC了解ADC的原理，熟練ARMCortex-M系列芯片的GPIO的配置。01通過配置STM32F407芯片ADC對應(yīng)的GPIO與ADC相關(guān)寄存器，實現(xiàn)獲取芯片內(nèi)部溫度傳感器或外接AD傳感器數(shù)據(jù)的采集。02ADC功能框圖01電壓輸入范圍02輸入通道03轉(zhuǎn)換順序04觸發(fā)源05轉(zhuǎn)換時間06數(shù)據(jù)寄存器07中斷ADC狀態(tài)寄存器（ADC_SR）位5

：溢出位4：規(guī)則通道開始標(biāo)志位3：注入通道開始標(biāo)志位2：注入通道轉(zhuǎn)換結(jié)束位1：規(guī)則通道轉(zhuǎn)換結(jié)束位0：模擬看門狗標(biāo)志ADC控制寄存器（ADC_CR1）位26：溢出中斷使能位25:24

：分辨率位23：規(guī)則通道上的模擬看門狗使能位22：注入通道上的模擬看門狗使能位15:13：不連續(xù)采樣模式通道計數(shù)位12：注入通道的不連續(xù)采樣模式位11：規(guī)則通道的不連續(xù)采樣模式位10：注入組自動轉(zhuǎn)換位9

：在掃描模式下使能單一通道上的看門狗位8

：掃描模式位7

：注入通道的中斷使能位6

：模擬看門狗中斷使能位5

：EOC中斷使能位4:0：模擬看門狗通道選擇位ADC控制寄存器（ADC_CR2）位30：開始轉(zhuǎn)換規(guī)則通道位29:28：規(guī)則通道的外部觸發(fā)使能位27:24：為規(guī)則組選擇外部事件位22：開始轉(zhuǎn)換注入通道位21:20：注入通道的外部觸發(fā)使能位19:16：為注入組選擇外部事件位11：數(shù)據(jù)對齊位10：結(jié)束轉(zhuǎn)換選擇位9

：DMA禁止選擇位8

：直接存儲器訪問模式位1

：連續(xù)轉(zhuǎn)換位0

：A/D轉(zhuǎn)換器開啟/關(guān)閉采樣時間寄存器（ADC_SMPR1）位26:0：通道X采樣時間選擇采樣時間寄存器（ADC_SMPR2）位29:0：通道X采樣時間選擇規(guī)則序列寄存器1（ADC_SQR1）位23:20：規(guī)則通道序列長度位19:15：規(guī)則序列中的第十六次轉(zhuǎn)換位14:10：規(guī)則序列中的第十五次轉(zhuǎn)換位14:10：規(guī)則序列中的第十五次轉(zhuǎn)換位4:0

：規(guī)則序列中的第十三次轉(zhuǎn)換規(guī)則數(shù)據(jù)寄存器（ADC_DR）位15:0：規(guī)則數(shù)據(jù)通用控制寄存器（ADC_CCR）位23

：溫度傳感器和VREFINT使能位22

：VBAT使能位17:16：ADC預(yù)分頻器位15:14：直接存儲器訪問模式（對于多個ADC模式）位13

：DMA禁止選擇（對于多個ADC模式）位11:8

：2個采樣階段之間的延遲位4:0

：多重ADC模式選擇硬件原理圖無人機(jī)電池電壓采集基礎(chǔ)-ADC配置STM32F407芯片ADC對應(yīng)的GPIO與ADC相關(guān)寄存器，實現(xiàn)獲取芯片內(nèi)部溫度傳感器或外接AD傳感器數(shù)據(jù)的采集。練習(xí)簡述ADC實現(xiàn)過程。01代碼實現(xiàn)其他ADC。02無人機(jī)電池電壓讀取-ADC+DMA1234無人機(jī)電池電壓讀取-ADC+DMA5無人機(jī)控制信號-PWM輸出無人機(jī)狀態(tài)指示燈控制無人機(jī)系統(tǒng)時鐘配置無人機(jī)電池電壓采集基礎(chǔ)-ADC6無人機(jī)遙控信號-PWM輸入捕獲無人機(jī)電池電壓讀取-ADC+DMA了解ADC和DMA的原理，熟練ARMCortex-M系列芯片的GPIO的配置。01通過配置STM32F407芯片ADC對應(yīng)的GPIO與ADC相關(guān)寄存器以及針對ADC，實現(xiàn)通過DMA傳輸ADC數(shù)據(jù)。02無人機(jī)電池電壓讀取-ADC+DMA無人機(jī)電池電壓讀取-ADC+DMA配置STM32F407芯片ADC對應(yīng)的GPIO與ADC相關(guān)寄存器以及針對ADC，實現(xiàn)通過DMA傳輸ADC數(shù)據(jù)。練習(xí)簡述ADC+DMA實現(xiàn)過程。01代碼實現(xiàn)其他ADC+DMA。02無人機(jī)控制信號-PWM輸出1234無人機(jī)電池電壓讀取-ADC+DMA5無人機(jī)控制信號-PWM輸出無人機(jī)狀態(tài)指示燈控制無人機(jī)系統(tǒng)時鐘配置無人機(jī)電池電壓采集基礎(chǔ)-ADC6無人機(jī)遙控信號-PWM輸入捕獲無人機(jī)控制信號-PWM輸出了解ARMCortex-M系列芯片的定時器的工作原理。01通過配置STM32F407芯片定時器相關(guān)寄存器，實現(xiàn)PWM輸出。02PWM原理

脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“PulseWidthModulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。簡單一點(diǎn)，就是對脈沖寬度的控制。STM32F4定時器通用定時器基本結(jié)構(gòu)12345616位（TIM3和TIM4）或32位（TIM2和TIM5）遞增、遞減和遞增/遞減自動重載計數(shù)器。16位可編程預(yù)分頻器，用于對計數(shù)器時鐘頻率進(jìn)行分頻（即運(yùn)行時修改），分頻系數(shù)介于1到65536之間。多達(dá)4個獨(dú)立通道使用外部信號控制定時器且可實現(xiàn)多個定時器互連的同步電路發(fā)生事件時生成中斷/DMA請求支持定位用增量（正交）編碼器和霍爾傳感器電路7支持定位用增量（正交）編碼器和霍爾傳感器電路控制寄存器（TIMx_CR1）位9:8：時鐘分頻位7

：自動重載預(yù)裝載使能位6:5：中心對齊模式選擇位4

：方向位3：單脈沖模式位2：更新請求源位1：更新禁止位0：計數(shù)器使能控制寄存器（TIMx_CR2）位7：TI1選擇位6:4MMS：主模式選擇位3CCDS：捕獲/比較DMA選擇捕獲/比較模式寄存器（TIMx_CCMR1）位15：輸出比較2清零使能位14:12：輸出比較2模式位11：輸出比較2預(yù)裝載使能位10：輸出比較2快速使能位9:8：捕獲/比較2選擇位7：輸出比較1清零使能位6:4：輸出比較1模式位3：輸出比較1預(yù)裝載使能位2：輸出比較1快速使能位1:0：捕獲/比較1選擇捕獲/比較使能寄存器（TIMx_CCER）位15：捕獲/比較4輸出極性位13：捕獲/比較4輸出極性位12：捕獲/比較4輸出使能位11：捕獲/比較3輸出極性位9

：捕獲/比較3輸出極性位8

：捕獲/比較3輸出使位7：捕獲/比較2輸出極性位5：捕獲/比較2輸出極位4：捕獲/比較2輸出使能位3：捕獲/比較1輸出極性位1：捕獲/比較1輸出極性位0：捕獲/比較1輸出使能標(biāo)準(zhǔn)OCx通道的輸出控制位預(yù)分頻器（TIMx_PSC）位15:0：預(yù)分頻器值自動重載寄存器（TIMx_ARR）位15:0：自動重載值飛控板電路原理圖無人機(jī)控制信號-PWM輸出配置STM32F407芯片定時器相關(guān)寄存器，實現(xiàn)PWM輸出。練習(xí)簡述PWM輸出的過程。01代碼實現(xiàn)其他PWM輸出。02無人機(jī)遙控信號-PWM輸入捕獲1234無人機(jī)電池電壓讀取-ADC+DMA5無人機(jī)控制信號-PWM輸出無人機(jī)狀態(tài)指示燈控制無人機(jī)系統(tǒng)時鐘配置無人機(jī)電池電壓采集基礎(chǔ)-ADC6無人機(jī)遙控信號-PWM輸入捕獲無人機(jī)控制信號-PWM輸出了解ARMCortex-M系列芯片的定時器的工作原理。01通過配置STM32F407芯片定時器相關(guān)寄存器，實現(xiàn)PWM輸入捕獲。02PWM輸入捕獲

PWM輸入模式是輸入捕獲模式的一個特例，需要占用兩個捕獲寄存器，這兩個寄存器可分別測出輸入PWM波的周期和占空比。PWM輸入模式控制寄存器（TIMx_CR1）位9:8：時鐘分頻位7

：自動重載預(yù)裝載使能位6:5：中心對齊模式選擇位4

：方向位3：單脈沖模式位2：更新請求源位1：更新禁止位0：計數(shù)器使能DMA/中斷使能寄存器（TIMx_DIER）位14：觸發(fā)DMA請求使能位12：捕獲/比較4DMA請求使能位11：捕獲/比較3DMA請求使能位10：捕獲/比較2DMA請求使能位9

：捕獲/比較1DMA請求使能位8

：更新DMA請求使能位6：觸發(fā)信號(TRGI)中斷使能位4：捕獲/比較4中斷使能位3：捕獲/比較3中斷使能位2：捕獲/比較2中斷使能位1：捕獲/比較1中斷使能位0：更新中斷使能捕獲/比較模式寄存器（TIMx_CCMR1）位15：輸出比較2清零使能位14:12：輸出比較2模式位11：輸出比較2預(yù)裝載使能位10：輸出比較2快速使能位9:8：捕獲/比較2選擇位7：輸出比較1清零使能位6:4：輸出比較1模式位3：輸出比較1預(yù)裝載使能位2：輸出比較1快速使能位1:0：捕獲/比較1選擇捕獲/比較使能寄存器（TIMx_CCER）位15：捕獲/比較4輸出極性位13：捕獲/比較4輸出極性位12：捕獲/比較4輸出使能位11：捕獲/比較3輸出極性位9

：捕獲/比較3輸出極性位8

：捕獲/比較3輸出使位7：捕獲/比較2輸出極性位5：捕獲/比較2輸出極位4：捕獲/比較2輸出使能位3：捕獲/比較1輸出極性位1：捕獲/比較1輸出極性位0：捕獲/比較1輸出使能預(yù)分頻器（TIMx_PSC）位15:0：預(yù)分頻器值自動重載寄存器（TIMx_ARR）位15:0：自動重載值電路原理圖無人機(jī)控制信號-PWM輸出配置STM32F407芯片定時器相關(guān)寄存器，實現(xiàn)PWM輸入捕獲。練習(xí)簡述PWM輸入捕獲過程。01代碼實現(xiàn)其他PWM輸入捕獲。02本章通過對STM32的USART以及DMA介紹基于MAVLink通信協(xié)議，實現(xiàn)了無人機(jī)的數(shù)據(jù)收發(fā)。第4章無人機(jī)通信1234無人機(jī)消息數(shù)據(jù)幀解析-串口DMA5無人機(jī)Mavlink消息收發(fā)無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口輪詢無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口中斷無人機(jī)消息數(shù)據(jù)收發(fā)-串口DMA無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口輪詢1234無人機(jī)消息數(shù)據(jù)幀解析-串口DMA5無人機(jī)Mavlink消息收發(fā)無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口輪詢無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口中斷無人機(jī)消息數(shù)據(jù)收發(fā)-串口DMA無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口輪詢了解串口的工作原理、ARMCortex-M系列芯片的串口的分類01通過配置STM32F407芯片的串口驅(qū)動，來實現(xiàn)串口通信。02無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口輪詢串口作為MCU的重要外部接口，同時也是軟件開發(fā)重要的調(diào)試手段。通用同步異步收發(fā)器（USART）能夠靈活地與外部設(shè)備進(jìn)行全雙工數(shù)據(jù)交換，滿足外部設(shè)備對工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NRZ異步串行數(shù)據(jù)格式的要求。USART通過小數(shù)波特率發(fā)生器提供了多種波特率，通過配置多個緩沖區(qū)使用DMA可實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。串口結(jié)構(gòu)串口異步通信需要定義的參數(shù)狀態(tài)寄存器（USART_SR）數(shù)據(jù)寄存器（USART_DR）波特率寄存器（USART_BRR）控制寄存器（USART_CR1）控制寄存器（USART_CR2）控制寄存器（USART_CR3）原理圖無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口輪詢通過配置STM32F407芯片的串口驅(qū)動，來實現(xiàn)串口通信練習(xí)簡述串口輪詢實現(xiàn)過程。01實現(xiàn)其他串口輪詢。02無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口中斷1234無人機(jī)消息數(shù)據(jù)幀解析-串口DMA5無人機(jī)Mavlink消息收發(fā)無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口輪詢無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口中斷無人機(jī)消息數(shù)據(jù)收發(fā)-串口DMA無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口中斷了解串口的工作原理、ARMCortex-M系列芯片的串口的分類以及串口的中斷響應(yīng)01通過配置STM32F407芯片的串口和中斷，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)02中斷中斷是指當(dāng)CPU執(zhí)行程序時，由于發(fā)生了某種隨機(jī)的事件（外部或內(nèi)部），引起CPU暫時中斷正在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段特殊的服務(wù)程序（中斷服務(wù)子程序或中斷處理程序），以處理該事件，該事件處理完后又返回被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行，這一過程就稱為中斷，引發(fā)中斷地稱為中斷源。嵌套向量中斷控制器NVIC，全稱：Nestedvectoredinterruptcontroller，即嵌套向量中斷控制器。Cortex-M4具有82個可屏蔽中斷通道，16個可編程中斷優(yōu)先級（使用4位中斷優(yōu)先級）。中斷優(yōu)先級是指，假設(shè)有兩中斷先后觸發(fā)，已經(jīng)在執(zhí)行的中斷優(yōu)先級如果沒有后觸發(fā)的中斷優(yōu)先級高，就會先處理優(yōu)先級高的中斷。中斷向量表無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口中斷通過配置STM32F407芯片的串口和中斷，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)練習(xí)簡述串口中斷和串口輪詢的區(qū)別。01簡述串口中斷的實現(xiàn)過程。02無人機(jī)消息數(shù)據(jù)收發(fā)-串口DMA1234無人機(jī)消息數(shù)據(jù)幀解析-串口DMA5無人機(jī)Mavlink消息收發(fā)無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口輪詢無人機(jī)通信基礎(chǔ)-串口中斷無人機(jī)消息數(shù)據(jù)收發(fā)-串口DMA無人機(jī)消息數(shù)據(jù)收發(fā)-串口DMA了解DMA的工作原理01通過配置STM32F407芯片的DMA，來完成通過DMA實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)收發(fā)02DMADMA，全稱：DirectMemoryAccess，直接存儲器訪問用于在外設(shè)與存儲器之間以及存儲器與存儲器之間提供高速數(shù)據(jù)傳輸。可以在無需任何CPU

操作的情況下通過DMA快速移動數(shù)據(jù)。這樣節(jié)省的