Pixhawk系列
Pixhawk® 是一个独立的开源硬件项目,为学术、爱好者及工业领域提供现成可用、低成本且高端的自动驾驶硬件设计。
Pixhawk是PX4的参考硬件平台,在 NuttX 操作系统上运行PX4。
制造商基于这些开源设计打造了众多不同的电路板,其外形规格针对从货物运输到第一人称视角(FPV)竞速等各类应用场景进行了优化。
:::提示 对于计算密集型任务(如计算机视觉),你需要一台单独的伴侣计算机(例如 树莓派2/3 Navio2),或者一个集成了伴侣解决方案的平台。 :::
主要优势
使用 “Pixhawk系列” 控制器的主要优势包括:
- 软件支持:作为PX4的参考硬件,这些是维护最完善的电路板。
- 硬件外设灵活性:可连接的硬件外设丰富多样。
- 高品质:质量上乘。
- 外形高度可定制:在外形规格方面具有高度可定制性。
- 广泛使用:因此经过充分测试,稳定性高。
- 自动更新最新固件:可通过 “QGroundControl” 自动更新最新固件(对终端用户友好)。
支持的飞控板
PX4项目使用 Pixhawk标准自动驾驶仪 作为参考硬件。这些控制器与Pixhawk标准完全兼容(包括商标使用),并且仍在生产中。
:::信息 PX4维护和测试团队负责维护和支持这些标准电路板。 :::
不完全符合规格的类Pixhawk电路板可能属于厂商支持的类型、实验性/已停产的类型,或者不受支持。
本主题的其余部分将进一步介绍Pixhawk系列,但并非必读内容。
背景
Pixhawk项目 以原理图的形式创建开源硬件设计,这些原理图定义了一组组件(CPU、传感器等)及其连接方式/引脚映射。
该项目鼓励制造商采用开源设计,打造最适合特定市场或应用场景的产品(物理布局/外形规格不属于开源规范的一部分)。基于相同设计的电路板具有二进制兼容性。
:::信息 虽然没有强制规定物理连接器标准,但较新的产品通常遵循 Pixhawk连接器标准。 :::
该项目还基于开源设计创建参考自动驾驶仪电路板,并以相同的许可协议 共享。
FMU版本
Pixhawk项目创建了多种不同的开源设计/原理图。基于同一设计的所有电路板应具有二进制兼容性(运行相同的固件)。
每个设计都使用 “FMUvX” 的命名方式(例如:FMUv1、FMUv2、FMUv3、FMUv4等)。FMU编号越高,表明电路板越新,但并不一定意味着功能更强(版本可能几乎相同,仅连接器布线有所不同)。
对于PX4 用户 而言,通常无需过多了解FMU版本:
- “QGroundControl” 会根据连接的自动驾驶仪的FMU版本(在后台操作)自动下载正确的固件。
- 选择控制器通常基于物理限制/外形规格,而非FMU版本。
:::信息 例外情况是,如果你使用的是FMUv2固件,它仅支持1MB的闪存。为了将PX4适配到有限的空间中,许多模块默认处于禁用状态。你可能会发现一些参数缺失,并且某些硬件无法 “开箱即用”。 :::
PX4 开发者 需要了解其电路板的FMU版本,因为构建自定义硬件时需要用到。
大致来说,主要区别如下:
- FMUv2:单板,采用STM32427VI处理器(Pixhawk 1(已停产)、pix32、Pixfalcon、Drotek DroPix)
- FMUv3:与FMUv2相同,但可用闪存翻倍至2MB(Hex Cube Black、CUAV Pixhack v3、mRo Pixhawk、Pixhawk Mini(已停产))
- FMUv4:增加了内存,CPU速度更快,串口更多,无IO处理器(Pixracer)
- FMUv4-PRO:内存略有增加,串口更多,配备IO处理器(Pixhawk 3 Pro)
- FMUv5:采用新处理器(F7),速度更快,内存更多,CAN总线更多,可配置性更强(Pixhawk 4、CUAV v5、CUAV V5+、CUAV V5 nano)
- FMUv5X:采用新处理器(F7),速度更快,模块化设计,可靠性更高,冗余性更强,内存更多(1MB),CAN总线更多,可配置性和可定制性更强(Pixhawk 5X、Skynode)
- FMUv6C:(Holybro Pixhawk 6C Mini、Holybro Pixhawk 6C)
- FMUv6X:(CUAV Pixhawk V6X、Holybro Pixhawk 6X)
- FMUv6X-RT:MCU核心速度更快(1GHz)(v6X为480Mhz),内存更多(2Mb),闪存更多(64Mb)(v6X/v5X为2Mb)(Holybro Pixhawk 6X-RT)
许可协议与商标
Pixhawk项目的原理图和参考设计遵循 CC BY-SA 3 许可协议。
该许可协议允许你以几乎任何你喜欢的方式使用、销售、共享、修改和基于这些文件进行构建,前提是你要提供署名/归因,并且你所做的任何更改都要以相同的开源许可协议共享(有关权利和义务的简要总结,请参阅许可协议的可读版本)。
:::信息 直接从Pixhawk项目原理图文件(或参考电路板)派生的电路板必须开源,不能作为专有产品进行商业许可。 :::
制造商可以通过首先生成与FMU设计具有相同引脚映射/组件的全新原理图文件,来创建(兼容的)完全独立的产品。基于独立创建的原理图的产品被视为原创作品,可以根据需要进行许可。
产品名称/品牌也可以进行商标注册。未经所有者许可,不得使用注册商标名称。
:::提示 “Pixhawk” 是一个商标,未经许可不得用于产品名称。 :::
附加信息
LED指示灯
所有 “Pixhawk系列” 飞行控制器均支持:
- 一个面向用户的RGB “用户界面LED”(UI LED),用于指示飞行器当前的飞行准备状态。它通常是一个超亮的I2C外设,可能安装在电路板上,也可能没有(例如,FMUv4板载没有该LED,通常使用安装在GPS模块上的LED)。
- 三个 “状态指示灯”(Status LEDs),提供底层的电源状态、引导加载程序模式和活动以及错误信息。
有关LED指示灯的解读,请参阅:LED含义。