Обзор: полетный контроллер Kakute F7 AIO | RCDetails Blog

Итак, что мне брать: f1, f3, f4, f7 или h7 fc?

Короткий ответ: выбирайте F7 FC! Вот мои рекомендации FC.

Развернутый ответ.

Конечно, вы можете управлять своим квадрокоптером со старым F1, но вы наверняка захотите получить большую производительность и больше функций от современного полетного контроллера.

Технологии будут двигаться в сторону более мощных процессоров, которые предоставят возможности для более интересных функций и периферийных устройств, а также возможность запускать сложные фильтры и алгоритмы, которые действительно сделают наши квадрокоптеры более интересными в полетах!

По мере того, как микропрограммное обеспечение FC продолжат развиваться, ограниченные возможности более медленных процессоров будут упускать интересные функции, которые ждут нас в будущем.

Обновление (июнь 2023 г.) – Betaflight прекратил поддержку плат F1 из-за отсутствия флэш-памяти для хранения прошивки. Поэтому вам следует избегать покупки новых контроллеров полета F1, если вы хотите использовать последнюю версию прошивки Betaflight.

Обновление (февраль 2023 г.) – разработчики Betaflight объявили о прекращении поддержки F3 FC в Betaflight 4.0 из-за нехватки памяти.

Да, H7 – последний и лучший, но, на мой взгляд, он все еще немного сыроват, чтобы его выбирать. Я бы еще немного подождал, пока еще несколько производителей не начнут его выпускать и код Betaflight будет лучше оптимизирован для этой платформы. Пока нет никакой реальной пользы от использования H7.

На самом деле, решение теперь сводится к F4 и F7, и то, и другое сегодня хороший вариант, но F7 имеет следующие преимущества:

• F7 может обрабатывать лучше looptime, чем F4. При одновременном использовании динамического фильтра и фильтра RPM, а также других функций, требующих интенсивной обработки.
• На F7 больше UART, чем на F4 FC.
• Если вы пользователь Frsky, то берите лучше F7, потому что все UART поддерживают инвертированный сигнал, такой как SBUS и SmartPort. Настроить их проще, чем на F4.
• F7 имеет больше возможностей для будущих обновлений и улучшений прошивки (задел на будущее)

Я собрал спецификации всех FC для мини-квадрокоптеров в этой таблице, чтобы вы могли сравнить их.

Что случилось с  F2, F5 и F6?

Чипы STM32, которые мы видели в полетных контроллерах, – это F1, 3, 4 и 7. У некоторых может возникнуть вопрос: “почему они пропустили F2, F5 и F6?”

F2 больше похож на старую версию F4 и не имеет встроенной инверсии сигнала. Это в сочетании с быстрым F3 сделало его очевидным выбором для разработчиков.

STM32 F5 и F6 просто не существуют.

Основной процессор

8051 vs AVR vs PIC vs ARM: Семейство микроконтроллеров составляющее основу большинства современных контроллеров полёта. Arduino основан на AVR (ATmel), и сообщество, похоже, сосредоточено на MultiWii, как на предпочтительном коде. Microchip является основным производителем чипов PIC.

Трудно утверждать, что одно лучше другого, всё сводится к тому, что может делать программное обеспечение. ARM (например, STM32) использует 16/32-битную архитектуру, при этом десятки используют 8/16-битные AVR и PIC. Поскольку одноплатные компьютеры становятся все менее и менее дорогостоящими, ожидается появление полётных контроллеров нового поколения, которые могут работать с полноценными операционными системами, такими как Linux, или Android.

ЦП: Обычно их разрядность кратна 8 (8-бит, 16-бит, 32-бит, 64-бит), что в свою очередь указывает на размер первичных регистров в ЦП. Микропроцессоры могут обрабатывать только установленное (максимальное) количество бит в памяти за один раз (такт).

Чем больше бит может обработать микропроцессор, тем более точной (и более быстрой) будет обработка. Например, обработка 16-битной переменной на 8-битном процессоре происходит куда медленней, чем на 32-битном. Обратите внимание, что код также должен работать с правильным количеством бит, а на момент написания этой статьи лишь немногие программы используют код, оптимизированный для 32 бит.

Рабочая частота: Частота, на которой работает основной процессор. Также по умолчанию её называют «тактовой частотой». Частота измеряется в герцах (циклов в секунду). Чем выше рабочая частота, тем быстрее процессор может обрабатывать данные.

Программная память/Флэш: Флэш-память — это место, где хранится основной код. Если программа сложная, она может занимать много места. Очевидно, что чем больше память, тем больше информации она может хранить. Память также актуальна при хранении данных в полёте, таких как координаты GPS, планы полёта, автоматическое движение камеры и т.д. Код, загруженный на флэш-память, остается на чипе даже после отключения питания.

SRAM: SRAM расшифровывается как «Статическая память с произвольным доступом» и представляет собой пространство на чипе, которое задействуется при выполнении расчетов. Данные, хранящиеся в оперативной памяти, теряются при отключении питания. Чем выше объём оперативной памяти, тем больше информации будет «легко доступно» для расчетов в любой момент времени.

EEPROM: электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ) обычно используется для хранения информации, которая не изменяется во время полёта, например настройки, в отличие от данных, хранящихся на SRAM, к которым могут относиться показания датчика и т.д.

Дополнительные порты Ввода/Вывода: большинство микроконтроллеров имеют большое количество цифровых и аналоговых портов ввода и вывода, на контроллере полёта некоторые используются под датчики, другие для связи, либо для общего ввода и вывода. К этим дополнительным портам могут быть подключены RC сервоприводы, системы подвеса, зуммеры и многое другое.

Аналого-цифровой преобразователь (A/D converter/АЦП): Если датчики используют бортовое аналоговое напряжение (обычно 0-3.3В или 0-5В), аналого-цифровой преобразователь должен преобразовать эти показания в цифровые данные. Как и в случае с процессором, количество бит, которое может быть обработано АЦП, предопределяет максимальную точность.

С этим связана тактовая частота, с которой микропроцессор может считывать данные (количество раз в секунду), чтобы убедиться, что информация не потеряна. Тем не менее, трудно не потерять часть данных во время такого преобразования, поэтому чем выше разрядность АЦП, тем более точными будут показания, но при этом важно, чтобы процессор смог справиться с той скоростью, с которой отправляются данные.

Kakute f4 – полетный контроллер с внешними гироскопами

Порты

Щелкните вкладку «Порты» в левой части окна.

 UART на вашем Kakute F7 универсальны; любой UART можно использовать для любой функции. Это отличается от Kakute F4, в котором определенные функции должны были быть назначены определенным UART. В приведенных выше инструкциях по подключению были предложены определенные UART, например, припаивание приемника SBUS к R6. Однако вам не обязательно следовать этим рекомендациям, если они по какой-то причине вам не подходят. Если вы следовали инструкциям в этом руководстве, на снимке экрана выше показано, как настроить вкладку «Порты».

При настройке портов помните о следующем: каждый UART может использоваться только для одной функции. Каждый столбец (последовательный прием, выход телеметрии, вход датчика, периферийные устройства) представляет одну функцию. Таким образом, в каждой строке UART должна быть активна только одна функция.

Для каждой функции определите, к какому номеру UART вы подключили периферийное устройство. Итак, если вы припаяете сигнальный провод приемника к контактной площадке R3, это будет UART3. Если вы припаяли провод телеметрии SmartPort к контактной площадке T1, это был бы UART1. Число после R или T указывает номер UART.  

В каждой строке на вкладке «Порты» включите одну функцию, которую вы подключили к контактным площадкам TX и / или RX для этого UART. Ниже приведены наиболее распространенные варианты.

• USB VCP – это порт, который используется для обмена данными между Kakute F7 и графическим интерфейсом конфигуратора. MSP – это протокол, который они используют для общения друг с другом. Если вы отключите MSP на USB VCP, вы больше не сможете связываться с платой через конфигуратор. Вам придется повторно прошить плату и стереть вашу конфигурацию, чтобы вернуться в нее. Достаточно сказать, что это плохо, и не стоит этого делать. Не выключайте MSP на линии USB VCP на вкладке «Порты». 
• Если вы используете телеметрию FrSky SmartPort, в столбце «Вывод телеметрии» выберите SmartPort в раскрывающемся меню.
• Включите «Последовательный прием» для UART, к которому вы припаяли сигнальный провод приемника. При использовании приемника SBUS или Spektrum это будет только пэд RX. Для приемника Crossfire вы должны использовать и контактные площадки TX и RX одного и того же UART.
• Если вы используете управление цифровой камерой RunCam, в столбце «Периферийные устройства» выберите «Устройство RunCam».
• Если вы используете ESC Telemetry, в строке UART7 в столбце Sensor Input выберите ESC. Хотя технически вы можете использовать любую площадку RX для телеметрии ESC, площадки R7 специально расположены по углам платы для этой цели.
• Если вы используете SmartAudio или ImmersionRC Tramp Телеметрия для управления видеопередатчиком: в столбце Периферийные устройства выберите либо TBS SmartAudio, либо IRC Tramp, в зависимости от того, какой тип передатчика вы используете.

Прошивка новой прошивки

На этом этапе, если вы хотите обновить прошивку, вот как это сделать. Но если вы просто хотите полететь, пожалуйста, дерзайте! Вам не обязательно использовать последнюю версию прошивки, чтобы хорошо провести время. Забудьте про эту чушь!

Чтобы прошить прошивку, вы должны подключить плату в «режиме загрузчика». Режим загрузчика означает, что плата готова принять новое программирование. Чтобы перевести плату в режим загрузчика, удерживайте кнопку загрузчика при подключении кабеля USB. После подключения USB-кабеля оставьте кнопку нажатой на мгновение, чтобы убедиться, что он «сработает».

Если ваш Kakute F7 находится в режиме загрузчика, вы увидите «DFU» в раскрывающемся меню в правом верхнем углу конфигуратора, как показано здесь:  

 Если вы не видите DFU в раскрывающемся меню, то либо плата не обнаружила, что у вас была нажата кнопка загрузчика, либо ваши драйверы установлены неправильно. Если вы не видите DFU в раскрывающемся меню, вы не можете прошить новую прошивку на плату. Это не сработает.

Для опытных пользователей более простой способ войти в режим загрузчика – это перейти в интерфейс командной строки и ввести «bl». Это перезагрузит плату в режим загрузчика. Это особенно удобно, если плата установлена ​​в коптер, где нажимать кнопку загрузчика неудобно.

 Вот оставшиеся шаги:

1. Перейдите во вкладку «Прошивка прошивки».  
2. В раскрывающемся меню «Выбрать доску» выберите «KAKUTEF7». Если вы установите плату любого другого типа, Kakute F7 не будет работать. Он не будет поврежден, он просто не будет работать, пока вы не прошейте KAKUTEF7 на плату.
3. Выберите последнюю версию Betaflight в раскрывающемся меню «Выбрать версию прошивки».
4. Нажмите кнопку «Загрузить прошивку (онлайн)». Кнопка изменится на «Загрузка». Цвет кнопки Flash Firmware изменится с серого на оранжевый.
5. Нажмите кнопку «Прошивка прошивки». Экран должен автоматически прокрутиться вниз, чтобы отобразить строку состояния, которая станет оранжевой по завершении процесса мигания.
6. За миганием последует процесс, называемый «Проверка». Иногда проверка не проходит, но это не проблема. Если вспышка завершается, обычно все в порядке.
7. Отключите плату, а затем снова подключите ее, на этот раз не удерживая кнопку загрузчика.
8. Для пользователей Windows в раскрывающемся меню в правом верхнем углу конфигуратора будет указано «COM3» (или другой номер). Для пользователей MacOS и Linux в раскрывающемся списке будет отображаться что-то, начинающееся с / dev / tty. Это нормально. Если в раскрывающемся меню указано «Выбор вручную», значит, ваша плата не обнаруживается. Это может означать, что вы не использовали цель KAKUTEF7 при прошивке платы. Или это может указывать на то, что драйверы вашего виртуального COM-порта (VCP) были установлены неправильно.

Вы готовы настроить свою доску.

Режимы полёта

Ниже приведён список самых популярных режимов полёта, тем не менее не все из них могут быть доступны в полётных контроллерах. «Режим полёта» — это способ, посредством которого полётный контроллер использует сенсоры и входящие радиокоманды для обеспечения стабилизации и полёта БПЛА.

• ACRO — обычно режим по умолчанию, из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуется только гироскоп (беспилотник не может автоматически выравниваться). Актуален для спортивного (акробатического) полёта.

• ANGLE — стабильный режим; из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп и акселерометр. Углы ограничены. Будет удерживать беспилотник в горизонтальном положении (но без удержания позиции).

• HORIZON — сочетает в себе стабильность режима «ANGLE», когда стики находятся вблизи центра и перемещаются медленно, и акробатику режима «ACRO», когда стики находятся в крайних положениях и перемещаются быстро. Контроллером полёта задействуется только гироскоп.

• BARO (Altitude Hold) — стабильный режим; из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр и барометр. Углы ограничены. Барометр используется для удержания определенной (фиксированной) высоты, когда с аппаратуры управления не подаются никакие команды.

• MAG (Heading Hold) — режим блокировки курса (направления компаса), беспилотник будет сохранять Yaw ориентацию. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр и компас.

• HEADFREE (CareFree, Headless, Безголовый) — исключает отслеживание ориентации (Yaw) дрона и тем самым позволяет перемещаться в 2D направлении согласно перемещению стика управления ROLL/PITCH. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр и компас.

• GPS/Return to Home — автоматически использует компас и GPS, чтобы вернуться к месту взлёта. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр, компас, и модуль GPS.

• GPS/Waypoint — позволяет беспилотнику автономно следовать по предварительно установленным GPS точкам. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр, компас, и модуль GPS.

• GPS/Position Hold — удерживает текущую позицию с помощью GPS и барометра (если доступен). Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуются гироскоп, акселерометр, компас, и модуль GPS.

• Failsafe (аварийный/отказоустойчивый режим) — если другие режимы полёта заданы не были, беспилотник переходит в режим Acro. Из всех имеющихся сенсоров, контроллером полёта задействуется только гироскоп. Актуален при сбоях в программном обеспечении беспилотника, позволяет восстановить контроль над БЛА посредством ранее предустановленных команд.

Связь

Радиоуправление (RC)

Управление посредством радиосвязи обычно включает в себя RC передатчик/RC transmitter (в беспилотном хобби — радиоаппаратура управления/пульт) и RC приёмник (RC receiver). Для взаимодействия с БПЛА пользователю потребуется как минимум четырёх (и более) канальный RC передатчик. По умолчанию первые четыре канала связаны с:

Все остальные имеющиеся каналы могут быть задействованы для таких действий как:

• Арминг (Arming или Arm)/Дизарминг (Disarming или Disarm) — постановка/снятие с охраны моторов.
• Управление подвесом (панорамирование вверх/вниз, вращение по часовой стрелке/против часовой стрелки, зуммирование)
• Смена режимов полёта (ACRO/ANGLE и т.д.)
• Активировать/Задействовать полезную нагрузку (парашют, зуммер или другое устройство)
• Любое другое применение

Большинство пользователей (пилотов БПЛА) предпочитают именно ручное управление, это ещё раз доказывает, что пилотирование при помощи аппаратуры управления по прежнему является выбором номер один. Сам по себе RC приёмник просто передаёт поступающие от RC передатчика значения, а значит не может управлять беспилотником.

RC приёмник должен быть подключен к контроллеру полёта, который в свою очередь должен быть запрограммирован для приёма RC сигналов. На рынке очень мало полётных контроллеров, которые принимают входящие радиокоманды от приёмника на прямую, а большинство ПК даже обеспечивают питание приёмника от одного из контактных выводов. Дополнительные соображения при выборе пульта дистанционного управления включают в себя:

• Не все RC передатчики могут обеспечить полный диапазон RC сигналов от 500мс до 2500мс; некоторые искусственно ограничивают этот диапазон, так как большинство используемых RC предназначены для радиоуправляемых автомобилей, самолётов и вертолётов.
• Дальность/Макс. воздушный радиус действия (измеряется в футах или метрах) RC-системы — практически никогда не предоставляются производителями, поскольку на этот параметр влияют множество факторов, таких как помехи, температура, влажность, заряд батареи и другие.
• Некоторые RC-системы имеют приёмник, который также имеет встроенный передатчик для передачи данных от датчика (например, GPS-координат), которые в последствии будут отображаться на ЖК-дисплее RC передатчика.

Bluetooth

Bluetooth и более поздние продукты BLE (Bluetooth Low Energy) изначально предназначались для передачи данных между устройствами без заморочек сопряжения или согласования частот. Некоторые имеющиеся на рынке контроллеры полёта могут отправлять и получать данные по беспроводной связи через соединение Bluetooth, что упрощает поиск неисправностей в полевых условиях.

Wi-Fi

Управление по Wi-Fi обычно достигается посредством Wi-Fi роутера, компьютера (в том числе ноутбук, десктоп, планшет) или смартфон. Wi-Fi в состоянии справится как с передачей данных, так и с передачей видеопотока, но одновременно с этим эту технологию сложнее настроить/реализовать. Как и для всех Wi-Fi устройств, расстояние удаления ограничено Wi-Fi передатчиком.

Радиочастота (RF или РЧ)

Радиочастотное (РЧ) управление в этом контексте относится к беспроводной передаче данных с компьютера или микроконтроллера на летательный аппарат с использованием РЧ передатчика/Приёмника (или двухполосного приёмопередатчика). Использование обычного радиочастотного блока, подключенного к компьютеру, позволяет осуществлять двухполосную связь на большие расстояния с высокой «плотностью» данных (обычно в последовательном формате).

Смартфон

Хоть это и не тип связи, самого вопроса, как управлять дроном используя смартфон, достаточно, чтобы уделить ему отдельный раздел. Современные смартфоны это по сути мощные компьютеры, которые по случайному совпадению могут также совершать телефонные звонки.

Инфракрасное излучение (Infrared (IR))

Инфракрасная связь (то что можно найти в каждом телевизионном пульте дистанционного управления) редко используется для управления дронами, так как даже в обычных комнатах (не говоря уже об открытом пространстве) присутствует так много инфракрасных помех, что они не очень надёжны. Несмотря на то, что технологию можно использовать для управления БПЛА, не может быть предложена как основной вариант.

Сенсоры

С точки зрения аппаратного обеспечения, контроллер полёта по сути является обычным программируемым микроконтроллером, только со специальными датчиками на борту. Как минимум, контроллер полёта будет включать в себя 3-осевой гироскоп, но без автовыравнивания. Не все контроллеры полёта оснащаются указанными ниже сенсорами, но они также могут включать их комбинацию:

• Акселерометр: Как следует из названия, акселерометры измеряют линейное ускорение по трем осям (назовём их: X, Y и Z). Обычно измеряется в «G (на рус. Же)». Стандартное (нормальное) значение, составляет g = 9.80665 м/с². Для определения положения, выход акселерометра может быть интегрирован дважды, правда из-за потерь на выходе объект может быть подвержен дрейфу. Самой значимой характеристикой трёхосевых акселерометров является то, что они регистрируют гравитацию, и как таковые, могут знать, в каком направлении «спуск». Это играет главную роль в обеспечении стабильности многороторного БЛА. Акселерометр должен быть установлен на контроллере полёта так, чтобы линейные оси совпадали с основными осями беспилотника.

• Гироскоп: Гироскоп измеряет скорость изменения углов по трём угловым осям (назовём их: альфа, бета и гамма). Обычно измеряется в градусах в секунду. Обратите внимание, что гироскоп не измеряет абсолютные углы напрямую, но вы можете выполнить итерацию, чтобы получить угол, который, как и у акселерометра, способствует дрейфу. Выход реального гироскопа имеет тенденцию быть аналоговым или I2C, но в большинстве случаев вам не нужно беспокоиться об этом, так как все поступающие данные обрабатываются кодом контроллера полёта. Гироскоп должен быть установлен так, чтобы его оси вращения совпадали с осями БПЛА.

• Инерционный измерительный блок (IMU): IMU — по сути, это небольшая плата, которая содержит как акселерометр, так и гироскоп (обычно многоосевые). Большинство из них включают трёхосевой акселерометр и трёхосевой гироскоп, другие могут включать дополнительные сенсоры, например трёхосевой магнитометр, обеспечивающий в общей сложности 9 осей измерения.

• Компас/Магнитометр: Электронный магнитный компас способный определять магнитное поле Земли и использовать эти данные для определения направления компаса беспилотника (относительно северного магнитного полюса). Этот сенсор почти всегда присутствует, если система имеет GPS вход и доступно от одной до трех осей.

• Давление/Барометр: Так как атмосферное давление изменяется по мере удаления от уровня моря, можно использовать сенсор давления, чтобы получить довольно точные показания высоты БПЛА. Для расчёта максимально точной высоты, большинство контроллеров полёта получают данные одновременно от сенсора давления и спутниковой системы навигации (GPS). При сборке обратите внимание, что предпочтительнее, чтобы отверстие в корпусе барометра было накрыто куском поролона, это уменьшить отрицательное влияние ветра на чип.

• Расстояние: Датчики расстояния все чаще используются на беспилотниках, поскольку GPS-координаты и датчики давления не могут рассказать вам, насколько далеко вы находитесь от земли (холма, горы или здания), либо столкнётесь ли вы с объектом или нет. Датчик расстояния, обращенный вниз, может быть основан на ультразвуковой, лазерной или лидарной технологии (ИК-сенсоры могут испытывать проблемы в работе при солнечном свете). Датчики расстояния редко входят в стандартный комплект полётного контроллера.

Сохранение вашей конфигурации

После того, как вы закончите сборку, настройку и настройку мультикоптера, рекомендуется создать резервную копию конфигурации, чтобы вы могли восстановить ее позже. Это полезно, если вы потеряете свой квадроцикл, или если вы повредите свой полетный контроллер, или если вы случайно заблокируете свой полетный контроллер и должны сбросить его, чтобы вернуться.  

Прежде чем мы покажем вам правильный способ сохранения и восстановления вашей конфигурации, позвольте нам предупредить вас о неправильно способ. Betaflight и Cleanflight имеют кнопки «сохранить конфигурацию» и «восстановить конфигурацию». Не вдаваясь в подробности, у них есть некоторые существенные недостатки, поэтому мы не рекомендуем их использовать.

Правильный способ сохранить вашу конфигурацию следующий.

1. Подключите свой Kakute к компьютеру, подключив USB.  
2. Запустите приложение Betaflight с графическим интерфейсом.
3. Перейдите на вкладку CLI.
4. В текстовом поле внизу интерфейса командной строки введите «diff all» и нажмите Enter. Это заставит полетный контроллер отобразить все параметры конфигурации, которые вы изменили по сравнению со значениями по умолчанию.
5. В правом нижнем углу конфигуратора нажмите «Сохранить в File”Кнопку.
6. Сохранить file где-то не потеряешь.

Чтобы восстановить вашу конфигурацию, сделайте следующее:

1. Открыть текст file в вашем текстовом редакторе.
2. Выделите все содержимое file.
3. Щелкните правой кнопкой мыши в окне текстового редактора и выберите «Копировать».
4. Подключите свой Kakute к компьютеру, подключив USB.  
5. Запустите приложение Betaflight с графическим интерфейсом.
6. Перейдите на вкладку CLI.
7. Щелкните мышью один раз в текстовом поле внизу вкладки CLI, чтобы поместить туда курсор.
8. Вместо того, чтобы вводить какие-либо команды, щелкните правой кнопкой мыши текстовое поле и выберите «Вставить».
9. Нажмите клавишу Enter на клавиатуре. Вставленный текст будет быстро прокручиваться.  
10. Введите «сохранить» в текстовом поле внизу экрана.
11. Нажмите Ввод. Контроллер полета перезагрузится, и конфигурация будет восстановлена.