哈工大航院的一名学生：超酷MWC四轴飞行器DIY***教程，资料经验大放送
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哈工大航院的一名学生：超酷MWC四轴飞行器DIY***教程，资料经验大放送
二、Multiwii开源四轴项目简介
& && &MWC是Multiwii Copter的缩写，Multiwii是控制多旋翼的开源固件。Multiwii最初由法国航模爱好者Alex创立，用于控制他自己做的三轴飞行器。后经全世界各大高手改造扩展，现在Multiwii不仅仅支持三轴飞行器、四轴、六轴等多轴系列，还支持固定翼和直升机等航模。功能强大而且简单易用。我个人觉得，Multiwii支持的传感器类型极为丰富，而且支持十分广泛的外部设备和飞行模式，这让Multiwii飞控固件发展为国外最受欢迎的多轴开源固件之一。当然Multiwii也有缺点，与APM、海盗等其他开源固件相比，Multiwii最大的不足就是目前还不支持地面站。
更多更详细的信息请参考以下网址：
使用教程系列网址：
1、Multiwii官网& && &
2、Multiwii wiki 网址（请大家务必一定要熟读这上面的内容）& && &
3、Alex在RCgroups上所发的有关Multiwii的主贴（这个需要大家仔细看看）& && &
4、这两个教程贴适合新手
5、Shikra的PID调参教程，非常给力！& && &
6、几个有用的FAQ网址
Multiwii官网上的FAQ：
berkely的FAQ：
Wiki上的FAQ：
资源下载系列网址：
1、Multiwii各版本程序下载地址& && &
2、Arduino软件下载地址（Arduino是编辑和烧录Multiwii固件的必备软件，建议大家下载Arduino 1.0.1及其以后的版本）& && &
3、FTDI USB转UART模块的驱动下载地址：（这个是用来连接电脑给飞控板烧录程序的）
4、Multiwii 的GUI程序需要J***A虚拟机的支持，需下载***：
（如果你的电脑是win7 64位的系统，***了J***A虚拟机后GUI仍然运行不了，那你就需要到C:\Program Files\Java\jre7\bin\找到并复制javaw.exe，然后粘贴到C:\Windows\SysWOW64\这个文件夹下面，再重新运行GUI即可）
& && &总之，如果你遇到问题了并想找到问题的***，那你就得多看多想多动手，建议大家长期关注Multiwii的官方论坛和RCgroups论坛上面的有关讨论。
三、四轴飞行器基础知识
& && &我在这里偷个懒，关于基础知识就不一一介绍了。请大家仔细看看果壳网的这篇名为《四轴飞行器基础篇》的帖子，上面记录了有关四轴飞行器的很详尽的基础知识，相信初学者看后一定会受益良多。
我在这里先感谢果壳网和发这篇帖子的朋友。帖子地址在此：
& && &还有这里我要声明一下DIY开源四轴的意义。虽然我们利用开源的程序毕竟不如自己去写代码、研究算法有意义，但我认为对于新手来说，我们所掌握的知识和技能有限，不是每个人都对捷联惯导、多传感器数据融合算法（互补滤波、卡尔曼滤波）、PID控制算法、神经网络控制算法等感兴趣和熟知。如果从一开始就要独立完成一套四轴系统，并让其稳定的飞起来，这是很有难度的而且会耗费我们大量的时间却不一定有很多收获。所以我们可以先利用别人的开源代码，让自己的四轴飞起来，我们转过头来再去研究他们的代码，把他们的代码研究透了，我们再写出属于自己的代码。其实这是一个学习的过程，这样你研发的周期缩短了，不易走弯路，不易走到死胡同里转不出来，从而丧失了继续研究的信心。毕竟Multiwii那些代码可是世界各地的牛人合作写出来的，我认为很有借鉴和研究的价值。
四、飞控板的制作
& && &我建议大家参照Multiwii官网的硬件要求，自行设计制作飞控板，这样你对MWC四轴整个系统将会有更深刻的理解。
大家可以参考MultiWii官网的硬件连接教程和berkely在RCgroups上发的有关MWC硬件连接到帖子，链接如下：
& && &Multiwii硬件分为Arduino 328p（ATmega328P）和Arduino mega（ATmega2560）两种版本。两个版本各有优劣，均支持多种外设，但接口稍有不同。mega版本只能用串口接GPS和声呐，由于两个外设占据了串口，如要用蓝牙或FTDI查看飞控状态信息，这就是不可能的了。328p版本虽然容量小，但可以采用双328p的模式，再用一片ATmega328P制作一块I2C-GPS/Sonar导航板，这样就可以用I2C来读取GPS和声呐的数据，不必占据串口，那这样一来就可以实时的用蓝牙等查看飞行状态信息了。所以我个人比较喜欢双328p的模式，所以我做的飞控板是基于Arduino 328p版本的。
& && &采用了I2C-GPS/Sonar导航板之后，GPS的距离计算和导航解算等都在导航板里完成，导航板的固件也是开源的：。这是一个很不错的导航开源固件，算法很精到。经过使用和对比，我觉得328p版的I2C-GPS比Arduino mega版的串口GPS定点精度高不少，而且融合了声呐的数据，可以修正GPS在低空的定高误差，使低空定高更加精确。I2C-GPS/Sonar导航板的详细信息接下来会讲到。
& && &简单来说，MWC飞控板由pro mini + GY-86 + PCB底板组成，pro mini 和GY-86市面上都可以买到，PCB板需要我们自己画一下。pro mini小板上有ATmega328微处理器和一些接口电路；GY-86是传感器板，上面集成了MPU6050、HMC5883L、MS5611等。
这是我自己画的PCB板，有点简陋，呵呵
打出来是这样子
通电状态下
下面介绍飞控板的详细硬件信息：
ATmega328P-AU 微处理器
（32Kb的Flash，1Kb的EEPROM。时钟频率：16MHz。用USBasp或USBtinyISP烧写Arduino bootloader之后，可用Arduino IDE来编辑和烧录程序）
MPU6050 MEMS三轴加速度计+三轴陀螺仪
（这是最主要的姿态传感器。InvenSense公司的MPU6050芯片内部集成了三轴加速度计和三轴陀螺仪，不仅消除了我们焊接电路板时易造成的加速度计和陀螺仪之间的对准误差（alignment error），而且由于其内置了数字可编程的低通滤波器，在飞行器经受较大振动时，可用程序设置适当频率的低通滤波器，用来滤掉高频振动。这是一个很有效的方法用来减小四轴机体振动对陀螺仪数据的影响，这个方法同样适用于该公司的ITG3205。还有就是大家熟知的MPU6050内置的DMP，但是我觉得四轴的姿态数据融合还是写在主控里比较好）
HMC5883L 三轴磁强计
（磁强计一个用途是用来锁定航向，另一个用途是：GPS配合磁强计使用才能实现GPS HOME（不知道方位，四轴怎么飞回家啊）等功能，这也就是MWC为什么要设置当地地磁偏移量的原因）
MS5611 高精度气压计
（MS5611的测量精度很高，再刷入Multiwii 2.2固件，那四轴的定高精度不是一般的好。大家如果自己做飞控的话，我建议大家不要选择BMP085，这是个鸡肋，还是多花点钱买个MS5611，定高效果很不错哦）
LLC电路 I2C逻辑电平转换电路
飞行方向指示灯（蓝色1206 LED）和飞控状态指示灯
遥控器接收机接口 （THRO：油门通道、RO：横滚通道、PI：俯仰通道、YA：偏航通道、MO：飞行模式通道、D8：额外通道）
电调舵机信号接口 （D9、D3、D11、D10：电调信号；A0-A2：云台增稳舵机信号）
FTDI接口 （接FTDI刷固模块）
UART接口（接蓝牙、数传等）
I2C接口 （接I2C-GPS/Sonar导航板）
（补充说明：FTDI和蓝牙从机模块是和飞控板配套的两个必要工具，简单说，FTDI主要用来烧录程序，蓝牙从机模块主要用来实时调整PID等飞控参数。FTDI一个用途是用来往飞控板里烧录程序，另一个用途是：Multiwii自带了一个调参用的配置GUI，只有用FTDI连接飞控板和电脑才能使用GUI来配置飞行参数。蓝牙从机模块是用来建立飞控板和安卓手机之间的无线通信，这样就可以实时的监控飞行状态和调整飞行参数。这个在调整PID参数的时候可是很有用的，想象一下，你只需带一个安卓手机，下载一个Multiwii配置专用的APP，然后就可以实时的在飞行器飞行过程中调整PID参数，不必停机连接电脑，也不必带笨重的设备，何乐而不为呢？）
我手里还有几块板子，pro mini和GY-86也还剩几块，不想自己做飞控的朋友可以联系我。
五、MWC四轴飞行器其他硬件购买指南（玩航模可是很烧钱的哦）
& && &了解了一些四轴飞行器的基本知识，相信大家都跃跃欲试想DIY一台属于自己的四轴了。不过别急，兵马未动粮草先行，大家先准备好银两买所需硬件设备吧！
& && &在这里先推荐给大家两个航模店：一个是新动（），另一个是开心模型屋（）。如果你需要什么航模配件，就到这两个航模店买就行了，他们店里东西很全。
机架你可以自己画图纸然后送去订做，或者买碳纤维管回来自己加工。但从成本和质量层面考虑（特别是对于新手来说，机架的耐摔性十分重要），我建议大家还是买现成的机架。而且电机轴距最好是450mm的。
A、如果你为了节约成本，你可以买这种仿大疆 F450的机架，下底板集成了分电板。以下两个链接卖的都是同一种仿制机架，看你选择。
B、如果你资金充裕，想要更好地机架性能，那你就多出点钱买大疆原装正品F450机架。以下是两个航模店里的F450机架，都是正品，价格都一样。
电机的话，我其他的也不推荐了，因为我就信任新款朗宇X2212 kv980。在KV值1000左右的电机中，朗宇x2212是真高性价比。以下是该电机在两个航模店里的链接。
至于多轴飞行器电机、电调、桨、电池之间的选择搭配，大家看看这个网页计算器就行了：
电调的选择对于多轴飞行器来说肯定是响应越快越好，多轴要的就是快速响应。但快速响应等高性能就意味着高价格。在价格和性能之间权衡，不好弄？
但BLHELI电调开源固件解决了这个问题。
具体做法：我们只需要花40-50块钱买一个好盈 天行者20A/40A电调，然后往电调里刷BLHELI的电调固件，然后你就得到了一个响应速度可以和200-300块钱的高价电调相当的廉价电调。具体如何刷BLHELI我会在之后的教程里专讲。话说回来这BLHELI固件也不是非刷不可，不刷就是响应慢了点，照样能飞起来。好盈天行者20A和好盈天行者40A，选哪个都行，看你资金情况和长远考虑。其实好盈天行者20A的就够用了。具体链接如下：
备注：大家其实不必买焊好接头的，自己买接头回来自己需用时再焊上，更加方便一些。
电池的话大家就买3S 2200mah的就行了，花牌、格氏的都行。重量较轻，价格也便宜，只是续航时间可能会稍短一些。大家如果追求大容量的电池，以后玩好了再上吧。现在2200mah已经够用了。
如果资金充裕，最好买个两块，留个备用。链接如下：
5、充电器：
有了电池就不得不说说充电器的事情了，你可以用花牌推荐用的充电器，但充电时间较长。做四轴需要不断的实验，那你就得不断的充放电。所以一个好的充电器将大大提高你的工作效率，使你事半功倍。我这里给大家推荐的是航模爱好者十分喜爱的B6平衡充电器，大电流充电，安全快速。
备注：如果你没有电源适配器，建议大家最好把相应的电源适配器也一起买了。
桨的话我建议大家买的桨，如果你资金充裕，那买1045的碳桨是最好的。但对于桨这种耗材来说，买便宜一些的仿APC 1047桨才是最合适的，价钱合适，柔韧性强。切记不可买那些花花绿绿质量极差的桨。链接如下：
备注：大部分桨由于制作工艺的问题，会造成桨叶不平衡，这样的桨运行起来会引起较大的震动，所以建议大家在运用之前最好先对桨做一下桨平衡，具体如何做我之后会讲。
7、遥控器：
对于玩航模的人来说，遥控器是必不可少的。如果你之前有遥控器，那最好不过。无论你已经有还是将要买，选择多轴用遥控器一定要注意以下几点规则：A、遥控器至少有五通道及其以上，只有四个通道的话你没法切换飞行模式。对于MWC来说，你最好要具备两个飞行模式切换通道（比如说一个三档开关+ 一个两档开关），也就是六个通道才好玩。B、还有遥控器必须具备子微调(Sub Trim)功能（比如用来微调通道中立点，中立点调整不好会导致四轴飞行不稳）及通道行程(ATV)调整功能（用来调整整个通道的行程，通道行程调整不好可能会导致飞控无法解锁等问题）。C、必需支持固定翼模式(无混控模式)
综上分析，为了兼顾性能和价格，我推荐大家购买天地飞7通 WFT07这款遥控器，国产遥控，性价比极高。链接如下：
当然如果你已经拥有或资金充裕打算买九通、十通等Futaba或其他高性能遥控，那是最好不过的。但对于新手练手，天地飞7通已经足够了。
8、其他零散配件：
低压报警器：防止电池过放，链接如下：
飞控连接线：可自制，也可以买。链接如下：
3M泡沫双面胶、香蕉头、T头、硅胶线、热缩管、尼龙扎带、各式胶带、强力胶水、PU防震胶垫、魔术贴扎带、螺柱螺母等配件，在我之前推荐的那两个航模店里都可以找到，可以买一些备用。
9、经费预算
按照性价比指标来计算，我做了这个使四轴能稳定飞行经费预算表，不加GPS。
材料数量单价/元总价/元机架15555电机490360电调445180电池19999充电器+电源适配器1178178桨4936遥控器+控电1495495低压报警器11515其他零散配件不计5050总价1468
以上这些材料及其售价完全参考淘宝标价，无丝毫篡改。我个人觉得要做好一架能稳定飞行的四轴飞行器，以上材料是一定要具备的。
六、***制作流程
材料和设备置办齐全之后，我们开始动手制作四轴飞行器。
1、机架零件：上下底板、四支机臂、一包螺丝。
2、在下底板用电钻和锉刀加工两个方形槽出来，方便电池扎带穿过，用来固定电池。方形槽的位置和尺寸依照电池大小自行设计。
3、准备电烙铁和焊锡，将电调电源线和电池电源线焊接到下底板（分电板）相应位置上。注意别搞错正负极，也别弄短路。
4、准备好螺丝刀，用该机架自带的螺丝将四支机臂固定到下底板上。螺丝得拧紧，但别拧坏了。
5、将上底板和四支机臂用剩下的螺丝固定好
6、先将四个电机组装好，再将它们分别固定到机臂的端部。
7、给电调刷BLHeli固件
由于主贴过于冗长，刷电调部分详细内容见此分贴：
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