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PX4 参考飞行控制器设计

PX4 的参考设计是 Pixhawk 系列 飞行控制器。该设计于 2011 年首次发布,目前已发展到第 5 代 (第 6 代板卡设计正在进行中)

二进制兼容性

所有按照特定设计制造的主板预计都具有二进制兼容性(即能够运行相同的固件)。自 2018 年起,我们提供了一个二进制兼容性测试套件,以便能够验证兼容性。

第 1 至 3 代飞行控制单元(FMU)设计为开源硬件,而到了第 4 至 5 代,仅提供引脚输出和供电规格(原理图由个体开发者生成)。为了更好地确保兼容性,从 FMUv6 及更新版本开始,重新提供完整的设计模型。

参考设计迭代:

  • FMUv1:开发板(STM32F407,128 KB 随机存取存储器(RAM),1MB 闪存,原理图)(不再受 PX4 支持)
  • FMUv2:Pixhawk(STM32F427,168 兆赫兹(MHz),192 KB 随机存取存储器(RAM),1MB 闪存,原理图
  • FMUv3:具有 2MB 闪存的 Pixhawk 变体(3DR Pixhawk 2(Solo)、Hex Pixhawk 2.1、Holybro Pixfalcon、3DR Pixhawk Mini,STM32F427,168 MHz,256 KB 随机存取存储器(RAM),2 MB 闪存,原理图
  • FMUv4:Pixracer(STM32F427,168 MHz,256 KB 随机存取存储器(RAM),2 MB 闪存,引脚图
  • FMUv4 PRO:Drotek Pixhawk 3 PRO(STM32F469,180 MHz,384 KB 随机存取存储器(RAM),2 MB 闪存,引脚图
  • FMUv5:Holybro Pixhawk 4(STM32F765,216 MHz,512 KB 随机存取存储器(RAM),2 MB 闪存,引脚图
  • FMUv6:仍在开发中,最终名称待定,6s 变体(STM32H7,400 MHz,2 MB 随机存取存储器(RAM),2 MB 闪存)和 6i 变体(i.MX RT1050,600 MHz,512 KB 随机存取存储器(RAM),外部闪存)

主控/输入输出功能分解

下图展示了在 Pixhawk 系列飞行控制器(这些板卡被集成在一个单独的物理模块中)中,飞行控制单元(FMU)和输入输出(I/O)板之间的总线和功能划分情况。

PX4 主控/输入输出功能分解

一些 Pixhawk 系列控制器为了减少占用空间、降低复杂性,或者更好地满足使用需求,没有采用 I/O 板进行构建。 在这种情况下,I/O 驱动程序不会启动。

INFO

没有 I/O 板的制造商飞行控制器变体,其命名通常是包含 I/O 板的版本名称的 “缩小版”:例如,Pixhawk 4 MiniCUAV v5 nano

必须在配备 I/O 板的飞行控制器上运行的构建目标,会将 FMU 的输出映射到 AUX,将 I/O 的输出映射到 MAIN(见上图)。 如果在不存在 I/O 板或 I/O 板已被禁用的硬件上运行该目标,PWM 的 MAIN 输出将不存在。 例如,在 Pixhawk 4(配备 I/O 板)和 Pixhawk 4 Mini(无 I/O 板)上运行 px4_fmu-v5_default 时,就可能会遇到这种情况。

WARNING

Pixhawk 4 Mini 上,这会导致飞行控制器上丝印的 MAIN 标签与 执行器配置 过程中显示的 AUX 总线不匹配。

如果一个构建目标仅打算在没有 I/O 板的飞行控制器上运行,那么 FMU 的输出将被映射到 MAIN(例如,适用于 Pixracerpx4_fmu-v4_default 目标)。

执行器配置 中,PX4 的 PWM 输出会被映射到 MAINAUX 端口。