[筆記] 以 STM32 為核心的四軸無人機套件

        最近買一套無人機套件，並研究其原理。套件包含一個遙控器，以及無人機主體，如下圖所示。系統架構與先前的平衡車系統類似，MCU 為控制與運算的核心，周邊搭配一顆 MPU6050 重力加速計，用來偵測系統的軸向變化，再來就是控制馬達驅動的模組。從系統原理來看，無人機比平衡車的運算更為複雜，建議可以先從平衡車的系統開始學習，然後再來研究無人機的系統。

圖一：無人機的套件

        遙控器的電路，由 STM32F103 為核心，搭配 NRF24L01 做為無線傳輸的模組，以及周邊的數個按鈕和兩顆搖桿頭。飛行器的電路，同樣以 STM32F103 為控制核心，搭配 NRF24L01 透過 SPI 介面控制，一顆 MPU6050 加速度計透過 I2C 介面控制，然後利用 PWM 訊號控制四軸的馬達。另外，STM32 的 USB 介面可以連接到電腦，電腦端會顯示一個 HID 裝置。這套件的資料中，提供 PC 上面的監控軟體，如下圖所示，能顯示目前飛行器的三軸情況，以及遙控器傳給飛行器的數值。不得不說這整套系統，從硬體到韌體，再到電腦端的監控軟體都非常專業，適合想進入這領域的人員好好學習。

圖二：PC 端的監控軟體

        再來，韌體的開發，該套件提供完整的原始碼，遙控器和飛行器都是用 KEIL 工具來開發和編譯程式碼。要留意的是有的套件上面焊的是 F103C6，有的是 F103C8，這兩者晶片內部的 Flash 配置不同，前者是 Low Density 核心，後者是 Medium Density 核心，因此在編譯程式碼時要注意。

        無人機的操作比起平衡車更需要安全性，畢竟平衡車是在二軸平面上運行，但是無人機是三軸空間的運行，危險性更高。當遙控器與飛行器主體建立連線後，飛行器的螺旋槳還處在鎖定狀態，不會旋轉。解鎖的方式需要遙控器的油門，油門壓到最低，再將油門加到最高，最後再將油門壓到最低後，螺旋槳便會開始轉動，此時慢慢增加油門，飛行器就會慢慢上升。