整個飛控系統(tǒng)的運行動作是通過調(diào)整飛控姿態(tài)來實現(xiàn)的，本系統(tǒng)設(shè)計在當(dāng)前姿態(tài)的基礎(chǔ)上，根據(jù)接收到的遙控器的目標(biāo)姿態(tài)對空心杯電機進行基于PID算法的PWM控制調(diào)速，從而實現(xiàn)飛控系統(tǒng)的各種基本運動。飛控板會對系統(tǒng)慣性測量單元傳感器的原始數(shù)據(jù)進行濾波，然后對濾波后的數(shù)據(jù)進行實時結(jié)算，最后根據(jù)遙控板發(fā)送來的目標(biāo)信息進行計算出電機的控制增量，最后根據(jù)PID控制算法對電機進行控制輸出，飛控姿態(tài)控制流程圖如圖11所示。

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圖10 飛控板姿態(tài)結(jié)算流程圖

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圖11? 飛控板姿態(tài)控制流程圖

3.2遙控板系統(tǒng)軟件設(shè)計

遙控板的作用就是把操作人員的操作動作轉(zhuǎn)化成信號傳給飛行控制板，同時將一些控制信息和飛控板傳回來的信息進行實時的顯示和處理。飛控板搖桿數(shù)據(jù)的采集用到了STM32的ADC功能STM32F103xx增強型產(chǎn)品內(nèi)嵌2個12位的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），每個ADC共用多達16個外部通道，可以實現(xiàn)單次或掃描轉(zhuǎn)換。而且STM32的ADC可以采用DMA通道，這樣可以進一步的節(jié)省硬件資源，加快系統(tǒng)實時性。采用SPI1驅(qū)動NRF無線模塊，進行與飛控板的數(shù)據(jù)通信，遙控板系統(tǒng)軟件流程如圖12所示。

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圖12 遙控板軟件流程圖

本系統(tǒng)采用STM32的ADC1的通道4、通道5、通道6和通道7進行搖桿模擬數(shù)據(jù)進行采集，ADC和DMA的配置代碼如下：

ADC_Configuration();??????????????????????????????????? //ADC 功能配置

DMA_Configuration();??????????????????????????????????? //DMA 功能配置

下面是ADC和DMA的啟動和時能代碼如下：

ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); ?????????????????//啟動 ADC1 轉(zhuǎn)換

DMA_Cmd(DMA1_Channel1, ENABLE);??????????????????? //啟動 DMA 通道

采用STM32外設(shè)SPI1驅(qū)動NRF2.4G模塊，SPI初始化代碼如下：

Spi1_Init();

采用無線模塊的通道40進行通信，2401初始化函數(shù)如下：

Nrf24l01_Init(MODEL_RX2,40);?????????????????????????? //通道40

2.4G無線模塊NRF2401的接收函數(shù)如下：

Nrf_Check_Event();????????????????????????????????????????? //讀取NRF2401數(shù)據(jù)

通過2401將控制信號發(fā)送，發(fā)送函數(shù)如下：

NRF_TxPacket_AP(NRF24L01_TXDATA_RC,32);?????????? //將控制信號發(fā)給四軸

4、結(jié)論

本文描述了一個簡易四軸飛行器系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)，整個方案分為遙控控制板各飛行控制板兩部分，通過2.4G無線模塊進行控制通信，飛控系統(tǒng)采用IMU系統(tǒng)獲取姿態(tài)信息根據(jù)反饋控制算法進行電機控制從而實現(xiàn)飛行控制。本系統(tǒng)飛控板采用一體設(shè)計使得系統(tǒng)簡單、緊湊，遙控板采用搖桿輸入使系統(tǒng)控制體驗良好，最終實現(xiàn)飛行器的基本運動。實踐證明該四軸飛行器飛行穩(wěn)定、可靠，取得了較好效果。