APM_V2.8.0 自驾仪入门手册

一、介绍APM_V2.8.0 自驾仪入门手册ArduPilotMega 自动驾驶仪（简称 APM 自驾仪）是一款非常优秀而且完全开源的自动驾驶控制器，可应用于固定翼、直升机、多旋翼、地面车辆等，同时还可以搭配多款功能强大的地面控制站使用。地面站中可以在线升级固件、调参，使用一套全双工的无线数据传输系统在地面站与自驾仪之间建立起一条数据链，即可组成一套无人机自动控制系统，非常适合个人组建自己的无人机驾驶系统。二、性能特点· 免费的开源程序，支持多种载机。ArduPlane 模式支持固定翼飞机，Arducoper 模式支持直升机与多旋翼（包括三轴、四轴、六轴、八轴等），ArduRover 模式支持地面车辆；· 人性化的图形地面站控制软件，通过一根 Micro_USB 线或者一套无线数传连接，鼠标点击操作就可以进行设置和下载程序到控制板的 MCU 中，无需编程知识和下载线等其它硬件设备。但如果你想更深入的了解 APM 的代码的话，你仍旧可以使用 Arduino 来手动编程下载；· 地面站的任务规划器支持上百个三维航点的自主飞行设置，并且只需要通过鼠标在地图上点击操作就行；· 基于强大的 MAVLink 协议，支持双向遥测和实时传输命令；· 多种免费地面站可选，包括 Mission Planner ，HK GCS 等，还可以使用手机上的地面站软件，地面站中可实现任务规划，空中参数调整，视频显示，语音合成和查看飞行记录等；· 可实现自动起飞，自动降落，航点航线飞行，自动返航等多种自驾仪性能；· 完整支持 Xplane 和 Flight Gear 半硬件仿真三、硬件构成o 核心MCU采用ATMEL的8bitATMEGA2560o 整合三轴陀螺仪与三轴加速度的六轴MEMS传感器MPU6000 o 高度测量采用高精度数字空气压力传感器MS-5611o 板载16MB的AT45DB161D存储器o 三轴磁力计HMC5883o 8路PWM控制输入o 11路模拟传感器输入o 11路PWM输出（8路电调电机+3路云台增稳）o GPS 模块可选MTK 3329及支持ublox输出的NEO-6M、7M、LEA-6H等o 可屏蔽板载PPM解码功能，外接PPM解码板或者外接PPM接收机o 可屏蔽板载罗盘通过I2C接口使用外置扩展罗盘o （可选）OSD模块，将无人机姿态、模式、速度、位置等重要数据叠加到图像上实时回传o （可选）空速传感器o （可选）电流电压传感器o （可选）超声波测距传感器o （可选）光流定点传感器o （可扩展）其它 UART、I2C、SPI 设备四、硬件方框图五、飞控板概览正面图1、数传接口2、模拟传感器接口3、增稳云台输出接口4、ATMEGA2560 SPI 在线编程接口（可用于光流传感器）5、USB 接口6、遥控输入7、功能选择跳线8、GPS 接口9、I2C 外接罗盘接口10、ATMEGA32U2 SPI 在线编程接口11、多功能可配置 MUX 接口（默认为 OSD 输出）12、电流电压接口13、电调供电选择跳线14、电调输出接口背面图1、 SPI 的MISO 电压选择2、 PPM 输入选择3、 MUX 接口功能选择六、硬件安装在 APM 主板拿到手后，首先应明确自己的用途，并且熟悉了上述功能和接口再进行后续的硬件安装和连接。具体安装接线参照本手册附件中的接线图，安装中需要注意以下几点：1、APM 飞控为 5V 供电，最高不要超过 5.5V。APM 板上有两片 0.5A 自恢复保险，这两片保险只对 USB 接口、电调接口和 PM 电流电源传感器接口输入的 5V 电源有效，为有效保护 APM 主板，请尽量使用这三个接口供电，使用电调接口和 PM 接口供电还具有反接保护功能，所以推荐你使用带 UBEC 的电调或者带 UBEC 输出的电流电压传感器进行供电，使用这两处接口供电，你需要将板上标记 JP1 的排针用一个 2.0 跳线帽插上，否则将不能供电； 关于电调并联供电的问题:因 APM 的电调输出口正极端都是并连的,所以多个带 UBEC 输出电调都插上的话存在输出并联的情况,如果电调使用的是开关型稳压模块,那么建议只用一个电调的UBEC 输出对APM 供电,其它电调的正极线用挑针从 3P 杜邦头中挑出,而使用线性稳压模式的电调可以并联,不需要挑线。辨别是否是开关型还是线性UBEC 有个比较简单的法则：一般标注支持 2-3S 的电调都是线性 UBEC，可以直接并联；而 4S 及 4S 以上的电调， 如果带 UBEC 输出，一般是开关型 UBEC，因为 4S 电池 14.8V 以上电压要降压到 5V 输出，如果使用线性稳压模块， 那么稳压模块自身的发热将会非常大，无法提供大电流输出；2、通过 USB 接口供电时，如果 USB 数据处于连接状态，APM 会切断数传接口的通讯功能，所以请不要同时使用数传和 USB 线连接调试 APM，USB 接口的优先级高于数传接口，仅有供电功能的 USB 线不在此限；3、APM 板载的加速度传感器受震动影响，会产生不必要的动差，直接影响飞控姿态的计算，条件允许请尽量使用一个减震平台来安装 APM 主板；4、APM 板载的高精气压计对温度的变化非常敏感，所以请尽量在气压计上覆盖一块黑色海绵用来遮光，以避免阳光直射的室外飞行环境下，光照热辐射对气压计的影响。另外覆盖海绵，也可以避免飞行器自身气流对气压计的干扰。七、使用建议对于初次使用 APM 自驾仪的用户来说，建议你分步骤完成 APM 的入门使用： 1、首先安装地面站控制软件及驱动，熟悉地面站界面的各个菜单功能；2、仅连接 USB 线学会固件的下载；3、连接接收机和 USB 线完成 APM 的遥控校准、加速度校准和罗盘校准；4、完成各类参数的设定；5、组装飞机，完成各类安全检查后试飞；6、PID 参数调整；7、APM 各类高阶应用。八、地面站调试软件 Mission Planner 安装首先，Mission Planner的安装运行需要微软的Net Framework 4.0 组件，所以在安装Mission Planner之前请 先 下 载 Net Flamework 4.0 并 安 装 ， 官 方 下 载 地 址 为安装完Net Framework后开始下载Mission Planner安装程序包，最新版本的Mission Planner可以点击此处下载： 版为绿色免安装版，解压缩即可使用，但是连接APM后需要你手动安装APM的USB驱动程序，驱动程序在解压后的Driver文件夹中。具体使用哪个版本请自行决定，如果是第一次安装使用，建议你下载MSI版。以安装 MSI 版为例（注意：安装前请不要连接 APM 的 USB 线），双击下载后的 MSI 文件，然后一步一步 Next即可，只是安装过程中弹出设备驱动程序安装向导时，请点击下一步继续,否则会跳过驱动程序的安装接着勾选始终信任然后点击安装，安装程序会自动安装相关的驱动程序安装完 Mission Planner 后，安装程序一般不会在桌面创建一个快捷方式，所以请自行打开安装目录，选择ArdupilotMegaPlanner10 文件右键，选择发送一个快捷方式到桌面上，以方便日后使用。特别提醒：有些精简版 GHOST 系统和 64 位 WIN7 系统因缺少相关文件会提示驱动不成功，本手册包提供了相关的补丁文件，请查看本手册包中关于无法安装驱动的解决办法，打上补丁后再重新检索安装驱动程序，驱动是否成功安装的标志就是在设备管理器中正确识别了标识为 Arduino Mega 2560 的端口号。九、认识 Misson Planner 的界面安装完 Mission Planner 和驱动后，现在可以开始启动 Misson Planner 主程序了，启动后首先呈现的是一个多功能飞行数据仪表界面。新版 Misson Planner 已将大部分菜单汉化，非常贴合国情。主界面左上方为八个主菜单按钮，飞行数据实时显示飞行姿态与数据；飞行计划是任务规划菜单；初始设置用于固件的安装与升级以及一些基本设置；配置调试包含了详尽的 PID 调节，参数调整等菜单；模拟是给 APM 刷入特定的模拟器固件后，将 APM 作为一个模拟器在电脑上模拟飞行使用；终端是一个类似 DOS 环境的命令行调试窗口，功能非常强大。主界面右上方是端口选择、波特率以及连接/断开按钮（connect/disconnect）,具体使用后续有相关说明。十、固件安装APM 拿到手后首先要做的就是给它刷入你自己需要的固件，虽然卖家在销售前可能会帮你刷入固件，但是未必是符合你要求的固件，所以学会刷新 APM 的固件是你的必修课之一。固件安装前请先连接 APM 的USB 线到电脑(其它的可不用连接)，确保电脑已经识别到 APM 的 COM 口号后，打开 Mission Planner（以下简称 MP），在 MP 主界面的右上方端口选择下拉框那里选择对应的 COM 口，一般正确识别的 COM 口都有 Arduino Mega 2560 标识，直接选择带这个标识的 COM 口，然后波特率选择 115200，注意：请不要点击 connect 连接按钮，固件安装过程中程序会自行连接。如果你之前已经连接了 APM，那么请点击Disconnect 断开连接，否则固件安装过程中弹出错误提示另外请注意：请不要用无线数传安装固件，虽然无线数传跟 USB 有着同样的通信功能，但它缺少 reset 信号， 无法在刷固件的过程中给 2560 复位，会导致安装失败。接下去点击 Install setup（初始设置），MP 提供了两种方式升级安装固件，一种是 Install Firmware 手动模式，另外一种是 Wizard 向导模式，Wizard 向导模式会一步一步的以对话方式提示你选择你对应的飞控板、飞行模式等参数，虽然比较人性化，但是有个弊端，向导模式会在安装过程中检索你的端口，如果检索后端口后， 因电脑性能的差异，端口没有有效释放的话，后续的固件烧入会提示不成功，所以使用向导模式升级安装固件的话出错概率比较大，建议你使用 Install Firmware 手动模式安装。点击 Install Firmware，窗口右侧会自动从网络下载最新的固件并以图形化显示固件名称以及固件对应的飞机模式，你只需要在对应你飞机模式的图片上点击，MP 就会自动从网络上下载该固件，然后自动完成连接 APM写入程序校验程序断开连接等一系列动作，完全无需人工干预。如果你想使用一个历史版本的固件， 那么请点击右下角 Beta firmware pick previous Firmware 处，点击后会出现一个下拉框，你只要在下拉框里选择你自己需要的固件就行了。3.1 版本以后的固件在安装完后都会先弹出一个警告提示框这是在提醒你：这个版本的固件在解锁后， 电机就会以怠速运行， 如果关闭或者配置这个功能，请使用MOT_SPIN_ARMED 参数进行配置，具体使