套装4本:
随着集成电路、微控制器以及微机电技术的发展,多旋翼无人飞行器的控制技术得到了蓬勃的发展。随着大疆、派诺特、3DR等国内外一系列无人机公司推出针对普通大众的消费级无人机产品,无人机作为一个普通消费应用也得到了大众的认可和接受,越来越多的工程技术人员将多旋翼无人飞行器作为一个**的控制系统来进行学习和研究。本书主要围绕多旋翼无人机的飞控系统设计,从嵌入式的基础知识开始,深入浅出地介绍了无人机的基本知识和硬件构成,重点介绍了无人机的飞控系统原理、基础和开发流程,针对飞行器系统的状态解算介绍了几种不同的解算方法,并给出相应的实际代码例程。本书从各方面对无人机系统的设计进行阐述,并提供了前沿的知识和信息,既有初学者希望了解的基础知识,也有行业研究者所希望深入了解的算法分析,以及室内定位SLAM原理等。
除了正文部分,本书还提供了丰富的附录,包括四旋翼无人机的组装、无刷电机与电调的相关知识、无人机实验室的相关研发调试设备,以及业界流行的开源飞控的相关知识,甚至包括无人机的相关应用,让读者能够更全面地熟悉和了解整个无人机行业的生态系统。
本书特别适合作为高等院校自动化、计算机、电子工程等相关专业“多旋翼无人飞行器设计”课程的教材,也可供从事嵌入式系统开发与应用的工程技术人员参考。
第1章多旋翼无人机基础知识
1.1无人机的介绍
1.2无人机的分类与管理
1.3无人机与航空模型的区别
1.4多旋翼无人机的发展历史
1.5多旋翼无人机的组成
1.5.1机架系统
1.5.2动力系统
1.5.3动力电源与充电系统
1.5.4电子调速器
1.5.5飞行控制系统
1.5.6遥控器和遥控接收机
1.5.7遥测链路数传系统
1.5.8光流定位系统
1.5.9全球卫星导航系统
1.5.10高度计
1.5.11导航系统
1.5.12无线图传系统
1.5.13地面站控制系统
1.5.14任务载荷云台和摄像头
1.5.15避障系统
1.5.16虚拟现实和增强现实系统
1.6多旋翼飞行器的结构和飞行原理
1.6.1多旋翼飞行器的机身布局
1.6.2多旋翼飞行器的旋翼结构
1.6.3多旋翼飞行器的飞行原理
1.6.4多旋翼的优缺点
1.7开源飞控简介
第2章飞行控制系统核心硬件
2.1ARMCortex�睲4架构
2.1.1ARM内核
2.1.2Cortex�睲4内核
2.1.3以ARMCortex�睲4为核心的微控制器
2.2STM32F4系列微控制器
2.3飞行控制系统硬件架构设计与原理
2.3.1遥控接收机接口
2.3.2电调输出接口
2.3.3传感器接口
2.3.4GNSS接口
2.3.5SWD调试口
2.3.6超声波接口
2.3.7系统供电
2.3.8遥测数传
2.3.9其他功能和扩展接口
2.4“光标”飞控PCB的布局设计
2.5飞控系统硬件设计注意事项
第3章嵌入式实时操作系统和FreeRTOS
3.1实时操作系统简介
3.1.1实时操作系统的定义
3.1.2实时操作系统的特征
3.2实时操作系统在飞控系统中的重要性
3.3FreeRTOS实时操作系统
3.3.1FreeRTOS简介
3.3.2FreeRTOS的特点
3.3.3FreeRTOS架构概述
3.4调度策略
3.4.1FreeRTOS支持的调度方式
3.4.2调度器简介
3.4.3抢占式调度器
3.4.4时间片调度器
3.5任务及任务优先级
3.5.1任务和协程(Co�瞨outines)
3.5.2任务状态
3.5.3任务优先级
3.5.4任务优先级分配方案
3.6任务间通信——信号量
3.6.1信号量的概念及其作用
3.6.2FreeRTOS任务间计数信号量的实现
3.6.3FreeRTOS中断方式计数信号量的实现
3.6.4计数信号量API函数
3.7任务间通信—消息队列
3.7.1消息队列的概念及其作用
3.7.2FreeRTOS任务间消息队列的实现
3.7.3FreeRTOS中断方式消息队列的实现
3.7.4消息队列API函数
3.8任务间通信——互斥信号量
3.8.1互斥信号量的概念及其作用
3.8.2优先级翻转问题
3.8.3FreeRTOS互斥信号量的实现
3.8.4互斥信号量API函数
3.9飞控系统的任务规划与5环控制.............
本书主要讲述如何自己动手制作(DIY)一个微型多旋翼飞行器。书中内容主要分四篇:,篇主要介绍飞行器的相关基础知识,让读者对多旋翼飞行器有个感性的认知;第二篇重点介绍飞行器的硬件平台,包括模块详细解说、实物组装、固件下载方法和飞行器的操作说明等;第三篇重点介绍飞行器的软件开发环境、软件各个功能部分的讲解和各个模块部分的连接、飞控系统的核心算法等;第四篇介绍多旋翼飞行器的拓展,控制操作入门和技巧,以及其在不同行业的应用。
本书配套资料里面包含了微型多旋翼飞行器的代码,同时也包含遥控器代码。这些代码均有详细的注释,读者可参考它设计自己的固件,亦可通过书中介绍的方法,将编译后的代码下载到飞行器和遥控器中来体验飞行。
本书主要针对未入门而有强烈意愿DIY的飞行器爱好者和即将参加赛事的大学生朋友,引导他们着手进行设计;也可供初中生和高中生课外阅读,以培养兴趣和提高动手能力。
,篇基础篇
第1章多旋翼飞行器的起源与发展2
第2章多旋翼飞行器的工作原理和组成8
2.1多旋翼飞行器的工作原理8
2.2多旋翼飞行器的基本组成10
2.2.1电机10
2.2.2电调11
2.2.3正反桨12
2.2.4电池13
2.2.5机架14
2.2.6遥控器15
2.2.7飞控16
第3章烈火微型四旋翼飞行器介绍18
3.1初识四轴飞行器18
3.2折腾的开始24
3.3顺利起飞25
3.4进阶27
3.5微型飞行器40
第二篇硬件篇
第4章烈火飞行器硬件平台44
4.1烈火飞行器硬件资源介绍44
4.2烈火飞行器原理图解读49
第5章DIY遥控器硬件平台55
5.1DIY遥控器硬件资源介绍55
5.2DIY遥控器原理图解读56
第6章烈火飞行器的硬件实物与组装59
6.1飞行器的组装60
6.2遥控器的组装67
第7章烈火飞行器固件下载和使用说明71
7.1SWD模式71
7.2串口ISP模式74
7.3烈火飞行器操作说明77
7.3.1摇杆对中及传感器校正78
7.3.2开机顺序78
7.3.3微调旋钮79
7.3.4关机顺序79
7.3.5锁尾模式79
7.3.6LED开关79
7.3.7电池电量检测79
7.3.8电池充电79
第三篇软件篇
第8章开发环境之RVMDK82
8.1新建工程指导82
8.2开发环境介绍91
8.2.1开发周期93
8.2.2μVision5集成开发环境94
8.3下载与调试94
第9章STM32交叉编译环境Eclipse98
9.1ARM嵌入式交叉编译工具链98
9.2Cygwin工具安装99
9.3JRE + Eclipse安装107
第10章软件设计之各功能模块实验112
10.1STM32时钟112
10.2LED指示灯实验120
10.3STM32的USART实验125
10.3.1相关介绍125
10.3.2程序讲解126
10.4STM32的ADC与DMA实验131
10.4.1相关介绍131
10.4.2用到的GPIO131
10.4.3代码讲解132
10.5STM32的 PWM驱动电机实验136
10.5.1相关介绍136
10.5.2用到的GPIO136
10.5.3代码讲解137
10.6STM32与MPU6050 I2C通信实验140
10.6.1MPU6050介绍140
10.6.2I2C总线介绍148
10.6.3模拟I2C驱动详解149
10.7STM32与 NRF24L01 SPI通信实验158
10.7.1SPI总线相关介绍158
10.7.2NRF24L01介绍158
10.7.3用到的GPIO165
10.7.4程序详解166...............
深入浅出的飞行控制原理,新手入门的明灯! 这本书真是太棒了!我是一名对无人机编程充满好奇但又缺乏系统知识的初学者,这本书简直就是为我量身定做的。它没有一开始就抛出一堆晦涩难懂的专业术语,而是从最基础的飞行控制原理入手,用非常形象的比喻和图示,将复杂的概念一一剖析。我尤其喜欢它对PID控制的讲解,之前听别人说过,感觉云里雾里,但这本书通过实际的飞行场景模拟,让我瞬间就明白了比例、积分、微分分别在稳定飞行中扮演的角色,以及它们是如何协同工作的。书中的代码示例也很丰富,不仅仅是理论的堆砌,还有很多可以直接上手运行的代码片段,让我可以在模拟器或者真实硬件上进行验证,这种“学以致用”的感觉真的太好了。最让我惊喜的是,它还涉及了一些传感器融合和姿态解算的初步知识,为我后续深入学习打下了坚实的基础。虽然这本书的篇幅不算特别厚,但内容密度却很高,每一页都充满了干货,让我不得不反复阅读,生怕错过任何一个细节。对于想踏入无人机嵌入式开发领域的朋友来说,这本书绝对是性价比极高的入门选择,强烈推荐!
评分深度剖析多旋翼无人机核心技术,专业开发者不可或缺的参考! 作为一名在嵌入式领域摸爬滚打多年的开发者,我深知一本优秀的参考书对于提升技术深度和解决实际问题的价值。这本书毫不夸张地说,就是我工作中的“宝藏”。它对多旋翼无人机嵌入式飞控的开发流程进行了细致入微的剖析,从底层硬件的驱动编写,到上层算法的实现,每一个步骤都充满了专业性和深度。我尤其对书中关于实时操作系统(RTOS)在飞控系统中的应用讲解印象深刻,它详细阐述了如何利用RTOS来管理多任务、调度优先级,以及如何保证飞控系统的实时性和可靠性。此外,书中关于姿态估计算法(如卡尔曼滤波、互补滤波)的详细推导和优化技巧,也为我解决实际项目中的精度问题提供了宝贵的思路。这本书的价值在于,它不仅仅停留在“做什么”,更重要的是“为什么这么做”以及“如何做得更好”。它鼓励读者深入理解背后的原理,而不是简单地复制代码。对于那些希望在无人机飞控领域精进的专业开发者来说,这本书绝对是一本值得反复研读,并将其作为案头必备的参考资料。
评分开启智能飞行新篇章,探索无人机未来发展的无限可能! 我一直对无人机的智能化和自主化发展充满了浓厚的兴趣,而这本书正是我期待的那种能够引领我探索未来的读物。它不仅仅关注于基础的飞行控制,更是将视角投向了更广阔的领域,例如路径规划、目标识别、环境感知等。书中对于自主导航算法的介绍,让我对无人机如何“看”和“思考”有了全新的认识。它详细讲解了SLAM(同步定位与地图构建)技术的基本原理,以及如何在复杂的环境中为无人机规划出最优的飞行路径。我特别为书中关于人工智能和机器学习在无人机应用中的探讨而着迷,例如如何利用深度学习模型来识别障碍物,或者如何让无人机具备一定的“学习”能力,以应对不断变化的环境。这本书让我看到了无人机不仅仅是简单的飞行工具,更是未来智能世界的重要组成部分。它激发了我对无人机在物流、安防、农业等领域应用的无限遐想,也让我对接下来的学习和研究充满了期待。这本书是一扇窗,让我得以窥见无人机技术璀璨的未来。
评分系统性梳理,为无人机技术爱好者构建坚实的知识体系! 对于长期关注无人机技术发展,但一直缺乏系统性学习机会的我来说,这本书无疑是一场及时的“甘霖”。它并没有局限于某一个特定的技术点,而是从宏观的角度,将多旋翼无人机的技术体系进行了全面而深入的梳理。从最基本的“为什么是多旋翼”的原理,到“如何实现稳定悬停”,再到“如何进行自主导航”,每一个环节都被清晰地呈现出来。我特别喜欢它对不同控制算法的介绍,不仅仅是简单的罗列,还对它们各自的优缺点、适用场景进行了详细的比较和分析,这让我对各种控制策略有了更深刻的理解。书中对于飞控硬件架构的讲解也让我茅塞顿开,之前一直对那些复杂的传感器和通信模块感到困惑,但通过这本书的讲解,我逐渐明白了它们是如何协同工作的,以及在整个飞控系统中扮演的角色。它就像一个巨大的知识网络,将我零散的认知碎片串联起来,构建起一个更加完整和坚实的无人机技术知识体系。对于那些想从“看热闹”变成“看门道”的无人机爱好者来说,这本书绝对是一本不容错过的“通识读物”。
评分理论与实践的完美结合,为我的无人机设计注入灵魂! 作为一名已经有一定无人机开发经验的设计师,我一直在寻找一本能够将理论知识与实际设计紧密结合的书籍。这本书正好满足了我的需求!它不仅深入探讨了多旋翼无人机的空气动力学、结构设计等传统方面,更重要的是,它将这些理论与现代的飞控系统开发有机地联系起来。我特别欣赏书中关于飞控硬件选型、传感器布局以及电路设计的章节,这些内容都非常贴合实际工程的需求,提供了很多实用的建议和考量因素。书中的案例分析也让我受益匪浅,通过对不同类型无人机设计的剖析,我能够更清晰地理解各种设计决策背后的逻辑和权衡。最让我感到兴奋的是,书中还涉及了如何根据特定的任务需求来优化无人机的设计,例如续航能力、载荷能力、机动性等,这对于我进行定制化设计非常有启发。它不仅仅是一本技术手册,更像是一本指导我如何“思考”无人机设计的哲学读物。它让我意识到,好的无人机设计不仅仅是堆砌零件,更是对空气动力学、电子学、控制学等多个学科的综合运用和巧妙平衡。这本书为我的设计思路打开了新的大门,也让我对未来的无人机开发充满了信心。
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