本文同步分享在我的网志： http://gnitnawtw.blogspot.fr/2015/10/piquadcopter-raspberry-pi.html (若有违反板规请告知。若是版友想多了解我愿意分享更多。) PiQuadcopter(掰咖考特) -- 用Raspberry pi 做四轴飞行器 想做四轴很久了。会想用RPi不外乎以下理由： - 磨练C programming - 了解kernel programming(虽然最後几乎没用上) - 想体验Real-Time Linux的威力(虽然还没开始用) 一般来说RPi拿来做四轴有点不太适合，因为作业系统是Linux (虽然据说可以安装其他的RTOS，不过我暂时不讨论这个)， 而属於通用型作业系统的Linux为了能在较短时间内完成较多任务， 其即时性(从系统收到任务的时间到系统开始处理这任务的时间)比较差 (正在处理的任务不能被优先权较高的任务插队)。 我希望用多执行绪程式+抢占式即时核心(Preempt RT Linux kernel)来改善这个问题。 稍微搜寻了一下前人用Rpi做四轴的经验： RPi only https://github.com/idavidstory/goPiCopter 使用Go程式语言，sensor更新周期50Hz，控制周期10Hz，9 DOF + PWM(PCA9685) http://blog.pistuffing.co.uk/ 看起来似乎没完成 RPi + Arduino https://github.com/vjaunet/QUADCOPTER_V2 使用MPU6050，Arduino用来控制SPI介面的硬体和PWM https://github.com/rpicopter/AvrMiniCopter-wiki/wiki 10 DOF https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f=37&t=35746 MPU6050，使用特殊ESC所以不用PWM，sensor更新周期在300-400Hz，以C++编写程式， 不用Real-time OS，Arduino用於RFM12无线模组(与笔电交换讯息控制机体) RPi + 其他飞控 http://www.instructables.com/id/Autonomous-Cardboard-Rasberry-Pi-Controlled -Quad/ http://www.botched.co.uk/quadrocopter/ 使用dsPIC30F(PWM+I2C)，10 DOF 看起来完全用RPi不用其他MCU好像也不是不可能。 四轴的飞行控制需要的硬体有： - 机架、电池、(无刷马达+螺旋桨)*4 (废话) - ESC (electronic speed control) ：控制马达转速， 需要用四个PWM(Pulse-width modulation，脉冲宽度调变)个别控制 - IMU(Inertial measurement unit，惯性测量单元)：三轴加速度计 (测量重力加速度方向+加速度)+三轴角速度计(测量角速度) +三轴电子罗盘(测知方向)+气压计(换算海拔高度)， 3+3+3+1简称10轴 (10 DOF，一般来说6轴勉强够用)。 - 无线通讯模组(wifi 或RF) - 如果想知道电池电量是不是快到底了，最好加个ADC(类比转数位输出)测量电池电压。 而我手上的RPi model B+上面有： - I2C * 1 (可接多个装置，支援400kHz以上传输速度) - SPI * 1 (可接两个装置，支援8MB/s以上传输速度) - PWM * 1 (不够用...)，虽然可以用DMA做软体PWM， 不过更新频率不能太高(~100Hz差不多极限了) 根据以上需求，结论就是我需要买： - 10轴IMU：GY80(I2C，400kHz，前6轴资料更新可达1600Hz) - nRF24L01*2：一个给RPi用，一个给Arduino用(操纵四轴)，SPI - ADC：MCP3008：10bit(量电压够用了) ，SPI - PWM：PCA9685(Adafruit有卖已经设计好的电路，坊间也有类似的)，I2C， 12bit，频率可达1526Hz 然後就是程式部份，我选择bcm2835( http://www.airspayce.com/mikem/bcm2835/ ) 而不是比较知名的wiringPi。因为bcm2835比较单纯(找到address->控制)， 不需要任何驱动程式，而wiringPi的SPI跟I2C控制是建立在驱动程式上， 我希望能藉此避免驱动程式的介入把操纵单纯化， 这样以後若是用Preempt RT kernel也比较不受影响。 目前我的进度到PID Control(调的好累)，希望不久後我的PiQuadcopter能很快飞起来。 --

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