PIXHAWk飞控板原理图

1、版本时间说明修订者0.12014-8-10起草目录wikiuavPIXHAWk 简介 目录一、PIXHAWK 飞控简介及使用说明2二、PIXHAWK 插脚引线介绍14 三、PIXHAWK 飞控板原理图15 四、PIXHAWK 与电机、电调的连接图28 采用 PIXHAWK2.4.5 作为飞行控制器，它是世界上最出名的开源飞控的硬件厂商 3DR 最新推出了最新一代飞控系统，其前身是 APM，由于 APM 的处理器已经接近满负荷，没有办法满足更复杂的运算处理，所以硬件厂商采用了目前最新标准的 32 位 ARM 处理器，第 一代产品是 PX4 系列，他分为飞控处理器 PX4FMU 和输入输出接口板 PX4IO。PX4 系列可以单独使用 PX4FMU，但是接线很复杂，也可以配合输入输出接口板 PX4IO 来使用，但是因为没有统一的外壳，不好固定，再加上使用复杂，所以基本上属于一代实验版本。通过 PX4 系列的经验，厂商终于简化了结构，把 PX4FMU 和 PX4IO 整合到一块板子上，并加上了骨头形状的外壳，优化了硬件和走 线，也就是这款第二代产品 PIXHAWK。一、PIXHAWK 飞控简介

2、及使用说明PIXHAWK 的所有硬件都是透明的，它用的是什么芯片和传感器一目了然，所有的总线和外设都进行引出，不但以后可以兼容一些其 他外设，而且对于有开发能力的用户提供了方便。PIXHAWK 是一个双处理器的飞行控制器，一个擅长于强大运算的 32 bit STM32F427 Cortex M4 核心 168 MHz/256 KB RAM/2 MB Flash 处理器，还有一个主要定位于工业用途的协处理器 32 bit STM32F103，它的特点就 是安全稳定。所以就算主处理器死机了，还有一个协处理器来保障安全。1）特性核心 MCU 性能：168 MHz/252 MIPS Cortex-M4F；输出能力：14 PWM/舵机输出（其中 8 个带有失效保护功能，可人工设定。6 个可用于输入，全部支持高压舵机）；大量外设接口（UART，I2C，CAN）；在飞翼模式中，可以使用飞行中备份系统，可设置。可存储飞行状态等数据；多余度供电系统，可实现不间断供电；外置安全开关；全色 LED 智能指示灯；大音量智能声音指示器；集成 microSD 卡控制器，可以进行高速数据记录。2）MCU32bit，

3、STM32F427，Cortex M4 核心，带有浮点运算器；168 MHz；256 KB RAM；2 MB Flash；32 bit，STM32F103 失效保护控制器。3）传感器ST 公司小型 L3GD20H 16 bit 陀螺芯片；ST 公司小型 LSM303D 14 bit 加速度/磁场芯片；MEAS 公司 MS5611 气压芯片。4）通信5x UART（串口），1 个带有高驱动能力，2 个带有流控制功能；2x CAN，1 个带有内置 3.3V 转换器，另一个需要外置转换器；支持 Spektrum DSM/DSM2/DSM-X 输入；支持 Futaba S.BUS输入；支持 PPM 信号输入；支持 RSSI（PWM 信号）输入；I2C；SPI；3.3 and 6.6V ADC 电压信号输入；内置 microUSB 接口，并可扩展外部 microUSB 接口。5）电源电源失效后自动二极管控制（不间断供电）；支持最大 10V 舵机电源和最大 10A 功耗；所有外设输出带有功率保护；所有输入带有静电保护。6）扩展数字空速传感器，PIXHawk 支持 MS4525DO 数字差压传感器作

4、为空速传感器。这是一种贴片内置 14 位精度压差采集和 11 位精度温度采集的气压传感；芯片。使用 1PSI 量程，内部采样精度为 24bit，分辨率 0.84Pa；外部 USB 扩展接口（可安装在设备外壳）；外置全色彩 LED；I2C 分线器。PIXHAWK 的 PCB 板是没有地线层和电源层的六层板，虽然达到了降低布线难度和减少交叉的目的，但同时也增加了板子的成本。PCB 板布线概况如下图所示：由图示可以看出，其板子左侧是总输出接口，双面贴器件，正面布满通信接插件这是 PX4 集成下来的优点。四个固定孔在中间，这对 板子防震设计是相违背的。两个 MCU 在同一面 45倾斜放置，其他器件基本都是对其的位置，这样就导致了布线的倾斜和元器件的 穿越。PIXHAWK 飞行控制器不像很多商业飞控把减震做到飞控外壳的里面，而是需要自己安装一个减震板，这样才能减少由机体产生的细小震动对飞控的影响。板子的实体外观图如下所示：PIXHAWK 飞控板的接口分布图如下去掉外壳之后来介绍下各个接口的名称上半部分1SpektrumDSM2 或 DSMX 卫星接收机接口2（丝印字符 TELEM1）TTL 串口

5、数据，数传电台3（丝印字符 TELEM2）TTL 串口数据，常用于连接 OSD4外接 USB 连接口，用于延长 USB 接口到外面5SPI 总线6电源模块接口7安全开关接口8蜂鸣器接口9TTL 串口 4 和 510GPS 模块接口11CAN 总线接口12I2C 总线接口13ADC 输入最高 6.6V14ADC 输入最高 3.3V15LED 信号灯 中间部分1输入输出模块复位按钮2TF 卡插槽3飞行控制模块复位按钮4MicroUSB 接口下半部分1遥控器输入 PPM 格式，最多支持8个通道，大多数用户需要 PWM 转 PPM 模块。2S.Bus 输出。3主输出，8个 PWM 通道，用于连接电调或者舵机。4辅助输出，6个 PWM 通道，用于其它扩展，例如舵机云台。组成部分：蜂鸣器安全开关电源模块GPS 模块（带罗盘）在我们购买这套飞行控制器里面，包括 Pixhawk 2.4.5飞控+蜂鸣器+安全开关+4G SD 卡+读卡器+PPM 编码器+接收机连接线+电流电压 模块+LEA-6H 高精度 GPS+3DR radio 数传模块,各部分与飞控板连接如下图把 PPM 总线或者 Futaba S

6、BUS 接收线（黑色地线、红色电源线和白色信号线）接在最左边的 RC 接口上。SB 接口是给 Futaba SBus 预留的，功能尚未完善。对于 Spektrum DSM，DSM2或者 DSMX 卫星接收机，直接接在 SPKT/DSM 接口。把从（3DR）分线板引出的一根红黑两根的线接在 Pixhawk 的任意一个地线（-，黑线)和电源线（+，红线)输出针脚。注意：1、供电接口必须有5V 或者与你的舵机相对应的电压，不能直接与电池相连。2、你可以使用 ESC 的5v 电压 BEC 输出或者用于舵机的足够功率的单独 UBEC 供电。3、这种接法是可选的，仅在用 Pixhawk 给外接舵机供电时才是必须的。对于飞行器，将每根信号线从 PDB 板与 Pixhawk 上其对应的信号针脚相连。o把每个电机的信号线与对应的信号针脚相连。o针脚 1=电机 1 针脚 5=电机 5o针脚 2=电机 2 针脚 6=电机 6o针脚 3=电机 3 针脚 7=电机 7o针脚 4=电机 4 针脚 8=电机 8对于固定翼飞机，把每个通道的信号线与主信号输出针脚相连。o针脚 1=副翼o针脚 2=升降舵 o针脚 3=油

7、门o针脚 4=方向舵对于无人车，把油门和方向的信号线与主信号输出针脚相连 o针脚 3=油门o针脚 4=转向二、PIXHAWK 插脚引线介绍TELEM1,TELEM2 接口串行端口 4/5-由于空间的限制两个端口都在一个连接器ADC 6.6VADC 3.3VI2C（罗盘）CANSPIPOWER（电池）SWITCH（安全开关）三、PIXHAWK 飞控板原理图第一张原理图主要内容是主控 MCU 的管脚链表整理。还有两组器件，一个是 24M 晶振，标出精度是 15ppm，封装 3225。国内很多人 说晶振 8M 最佳，不要选高了，但是 PX4 和 PIXHawk 一直用的 24M，而且贴片 3225 封装的 8M 都很难买到。另一组器件是 FM25V01，128K 非易失存储器。这种存储器既有 EEPROM 的速度，又像 Flash 一样掉电不会丢失数据，一般用来做备份数据存储，一旦飞控空 中故障重启，可以延续前面的状态和计算结果。第一张原理图第二张原理图主要是对两个串口进行接口扩展。使用了 TXS0108 通用电平驱动芯片，这与我们常见的各种 3232 芯片不同，主要是起到 信号隔离和增强驱

8、动能力的作用，并不能把 TTL 转换成 RS232 等串口形式，这样做的好处是一旦一个串口出现大电流只能烧毁驱动芯 片，不会烧毁 MCU。这种做法对于工业应用真是“极好的”！但是对于玩家来说，坏哪个芯片都得换板子，因为没法检查和更换，我看 必要性一般啊，还不如来个电平转换芯片增加抗干扰来的实惠。第二张原理图第三张原理图包含 JTAG 接口，microSD 卡槽和内置 MicroUSB 接口。STM32 搭配 JTAG，主要是增加通用性。microSD 卡槽，这对存储数据时很有用的。内置 MicroUSB 的设计加上了静电保护芯片，对 MCU 起到了一定的保护作用。第三张原理图第四张原理图主要是压力传感器 AD 采集、I2C 总线、SPI 接口、ADC 接口和 CAN 总线。I2C 接口、SPI 接口、ADC 接口的处理和 CAN 接 口芯片都中规中矩，没什么可说的。全部的 5V 供电都是用自恢复保险对输出功率保护，也用了二极管作为反接保护，这个保护对 PIX 是安全了，但是对外部设备存在一定的隐患。还保留了线性电压的空速传感器接口，这个不知道软件是否兼容，但是数字的空速还是太贵。第四张

9、原理图第五张图是传感器，但是用了两片 L3GD20，不知道是什么用处呢？感觉像是选装件。MS5611 气压和 LSM303 加速度和磁场芯片大家都 很熟悉了，处理的中规中矩。注意保留了一个接口，用于外置陀螺/加速度计/和磁场扩展，我只能说体现了 PIX 一向的实验心态，一切都可以尝试，一切都可以再 改变。第五张原理图第六张原理图是 PIX 的精华所在，用了 LTC4417 这种复杂的电源管理芯片，来控制三组背对背 P 勾到场效应管来进行三路电源的不间 断供电，成本较高，跟三个二极管的方案相比，最大的好处是没有二极管压降，但是对于这种小规模应用不是很划算。第六张原理图第七章原理图主要包含几个部分，电源芯片，电池的接驳和管理，5V 监控，主控芯片的去耦电容，主控芯片的 RTC 部分电源处理和 Reset。MIC5332 是一种双输出超低压降 LDO，做主电源是没什么问题，问题是他比两个单独的芯片贵得多。两个电池控制芯片 BQ24315 是 TI 的电池管理芯片，从一个电池取出两路稳定的 5V 电源分别供给不同种类设备，防止互相干扰，成本 很高。RTC 和 RESET 做的中规中矩，没什么可

10、介绍的。第七张原理图第八张原理图的三色 LED 由 TCA62724 专用芯片管理，各种指示灯的电路没啥可说，但是只用 220 欧电阻限流，估计是为了有壳子的设 计做准备。安全按钮的输入是 PX4 集成下来的特色，做了反接保护，没有那个必要。J701 接插件不知道是做什么用的，但是其信号 采集用的是 LT3469 做了运放进行处理，应该很重要，但是成本不便宜。第八张原理图第九张图是小单片机 STM32F103 的原理图，各处中规中矩。用了 JTAG 接口，PIX 的电路板面积不是很富裕，可以做小点。DSM 接口直 接连接到串口，PPM 用 IO 读取，这都是常见用法。24M 晶振与主控一样，但是 SBUS 不知道去哪里去了，可见，备份控制器并不只是 做备份，平常是用来进行输入信号采集的，这跟大名鼎鼎的 APM 飞控是异曲同工。第九张原理图第九张图，在这里 SBUS 因为复杂单独画了。处理方法是用或门电路，将信号反过来，还可以做 SBUS 输出，够强大。舵机的输出一样实用 TXS0108 驱动芯片，不过输出信号还是 3V 电平，有点浪费。第十张原理图第十一张原理图，这张图里，我们见到了熟

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