Твой первый квадрокоптер: теория и практика - [9]

Встроенный конвертер USB-UART (6) не нужен в процессе полета, но он позволяет подключить полетный контроллер непосредственно к разъему USB стационарного компьютера или ноутбука для записи прошивки или настройки. Микроконтроллер обменивается данными с компьютером через протокол последовательной передачи данных UART, а компьютерный СОМ-порт — это одна из реализаций протокола UART, называемая RS-232. Но даже если в вашем компьютере еще остался аппаратный СОМ-порт, то напрямую подключать к нему выводы микроконтроллера нельзя! Электрические параметры порта RS-232 существенно отличаются от уровней стандартной трех- или пятивольтовой TTL-логики. В протоколе RS-232 логический ноль лежит в диапазоне от +3 до +12 В, а единица— от -3 до -12 В. Промежуток от -3 до +3 В считается зоной неопределенности. Бытовые ноутбуки вообще не содержат стандартные физические СОМ-порты. Общепринятым и наиболее удобным решением является использование специальных микросхем-конвертеров. При подключении такой микросхемы к порту USB операционная система компьютера создает виртуальный СОМ-порт, который с точки зрения прикладных программ ничем не отличается от физического. Через этот порт вы можете записывать прошивку в микроконтроллер или настраивать различные параметры.

Использовать конвертер, встроенный на плату, удобнее, чем постоянно подключать внешний. Но есть важный нюанс: как показал опыт множества пользователей, если забыть отключить от контроллера провод USB, то можно легко вырвать с платы разъем microUSB. Это не означает необратимую поломку платы, в крайнем случае можно будет использовать внешний адаптер. Но все равно, будьте аккуратны и внимательны.

Встроенная флеш-память для ведения логов (8) есть не на каждом полетном контроллере и для обычных полетов также не требуется. Но ее наличие удобно в более сложных случаях, когда надо проанализировать в динамике бортовое напряжение питания, маршрут и параметры полета или отладить прошивку. На плату контроллера могут быть также встроены приемник радиоуправления, приемник GPS, передатчики видеосигнала и/или телеметрии, LCD-дисплеи и т. д., но это уже комбинированные устройства. Мы рассмотрим дополнительные модули в отдельной главе.

Аппаратура радиоуправления

Комплект аппаратуры радиоуправления — это, зачастую, самый дорогой компонент радиоуправляемой системы. Но экономить на нем крайне нежелательно. В радиоаппаратуру обязательно должна быть заложена возможность развития конструкции вашего квадрокоптера, в противном случае сиюминутная экономия может обернуться дополнительными расходами спустя один-два года. Причем управление квадрокоптером высоко поднимает планку минимальных требований по сравнению с самолетами и даже вертолетами.

В общем случае аппаратура радиоуправления состоит из пульта радиоуправления (передатчика) и приемника. Основными параметрами являются протокол кодирования сигнала и количество каналов передачи команд. Рабочую частоту мы не рассматриваем, т. к. в настоящее время практически вся аппаратура работает на частоте 2,4 ГГц, и другие варианты скорее относятся к экзотическим явлениям, хотя при дальних полетах по FPV применяется и аппаратура с рабочими частотами 40 и 72 МГц, сигналы которых меньше подвержены затуханию и интерференции на сложных рельефах. Протокол кодирования сигнала означает способ, которым команды, полученные с органов управления пульта, "упакованы" в поток данных, проходящий через радиоканал. При разработке протоколов руководствуются помехоустойчивостью и плотностью потока информации. Существуют как проприетарные протоколы, которые использует только один производитель аппаратуры, так и более массовые. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.

Подробный разбор и анализ протоколов вряд ли уместен в книге для начинающих.

На первом этапе протокол, как таковой, вообще не будет иметь значения. Заострим ваше внимание лишь на том, что протокол передатчика и протокол приемника должны быть одинаковыми. Это кажется очевидным, но по невнимательности вполне можно купить неподходящий приемник. Например, если ваш передатчик работает с протоколами DSM2/DSMX, нужно искать приемник именно для этих протоколов. Существуют передатчики со сменными передающими модулями, а также поддерживающие разные протоколы. Это особенно удобно, когда надо приобрести передатчик, совместимый с уже имеющимся квадрокоптером заводского изготовления или разными приемниками.

Параметр, который принципиально важен, — количество каналов. Для управления квадрокоптером их нужно как минимум четыре:

• общий газ (Throttle);

• тангаж (вперед-назад, Pitch);

• крен (вправо-влево, Roll);

• рыскание (вращение в плоскости полета, Yaw).

На самом деле, этого очень мало и хватит вам лишь для пробного взлета. Во-первых, нужны каналы для управления включением сенсоров и режимов полетного контроллера. Например, удержание высоты по барометру, включение/выключение компаса, удержание позиции или возврат домой по GPS. Во-вторых, могут понадобиться каналы для управления бортовой видеокамерой, бортовыми огнями или включения системы поиска упавшего аппарата. Комфортное управление квадрокоптером начинается при восьми и более каналах. Благо, сейчас даже недорогие передатчики и приемники способны поддерживать до 14 каналов. Количество каналов приемника и передатчика не обязательно должно совпадать. Если передатчик поддерживает двенадцать каналов, а приемник восемь, значит в вашем распоряжении только восемь каналов, остальные будут недоступны.