1698人阅读
四旋翼无人机（4）
& & & & “工欲善其事，必先利其器”。在进行无人机飞控开发时，选择一个合适的软硬件平台以及IDE是十分重要的。目前，APM飞控成熟度高，开发工具齐全，社区建设完善，开发者文档丰富，适合开源选手入门和二次开发。因此，本系列博客以APM飞控作为切入点，在Windows环境下介绍其代码结构和开发应用。
APM系统介绍
& & & &&APM全称ArduPilotMega，Ardu源自Arduino，Pilot意指飞行，Mega代表主芯片为ATMEGA2560（Atmel公司的8位AVR单片机）。是的，没有看错，一个简单8位单片机竟完成了如此复杂的飞控任务！ 51单片机表示哭晕在厕所，同为8位出身，命运截然不同。笔者大概是2011年接触的单片机，当时也同大多数初学者一样，从经典的51单片机入门，一个个模块、寄存器的学习，曲线虽说不上陡峭，但至少不那么友好。反观Arduino，近3年在国内迅速崛起，除了Geek文化和开源文化的普及，一个很关键的原因在于Arduino让不懂硬件电路的普通人（甚至小学生）也能轻松上手硬件了。没有了烦人的寄存器，没有了纷繁的头文件，一个setup()和一个loop()，再加一个自带教程的简洁IDE，Arduino名副其实——源自意大利的男姓用名，意为“强壮的朋友”。世界如此美好，我想和Arduino做朋友。
& & & &&APM内置六轴MEMS传感器MPU6000，气压计MS-5611，三轴磁力计HMC5883，一般还会配置GPS模块，以便更精确的惯性导航。其中，MPU6000整合了三轴陀螺仪和三轴加速度计，积分可得速度和位姿。MS-5611通过测量气压得到高度，辅助GPS定位。HMC5883通过测量地磁场得到方位，辅助无人机定向。飞控采集并融合多种传感器的数据，计算并校正无人机的位姿。给APM一张正面裸板特写！
APM与PIXHAWK的关系&&&&&&&&
&&&&&&& 说到APM，就不得不提它的进化版：PX4和PIXHAWK，来自苏黎世联邦理工大学。“PX4是一个软硬件开源项目（遵守BSD协议），目的在于为学术、爱好和工业团体提供一款低成本、高性能的高端自驾仪。PX4FMU自驾仪模块运行高效的实时操作系统（RTOS），Nuttx提供可移植操作系统接口（POSIX）类型的环境。由3DR联合APM小组与PX4小组于2014年推出的PIXHAWK飞控是PX4飞控的升级版本，拥有PX4和APM（ArduPilot）两套固件和相应的地面站软件，也是目前全世界飞控产品中硬件规格最高的产品。”
& & & &&好了说人话，目前主流就2种：APM和PIXHAWK。有时指硬件，有时指软件（固件），为了明确，在此做个区分。硬件分2种：APM和PIXHAWK。APM的版本有2.5，2.6和2.8，PIXHAWK的版本有v1和v2。软件也分2种：APM和PX4。软件版本就多了去了，详见github。APM硬件由于存储空间有限，最高支持到3.2.1的APM软件。PIXHAWK硬件是STM32F4，存储空间大，对APM软件（3.2.1之后的版本也支持）和PX4都支持。
&&&&&&& APM和PIXHAWK都开源，不过二者遵守的开源协议不同。APM多用于DIY和小型产品，某宝上大量的无人机就采用APM，成本低。公司商用一般采用PIXHAWK。目前很多PIXHAWK里跑的还是APM固件，个人认为有几大原因：1. APM固件出来的更早，使用人群习惯的延续；2. APM固件成熟度更高、资料更全。3. APM固件走开源路线更彻底，遵守GPL V3协议，PX4更倾向商业和实验用途，遵守BSD协议。目前APM小组已和PX4小组分道扬镳，详见新闻：。
APM固件下载
& & & &&刚提到APM硬件的最高版本为2.8，现在说说APM固件（源码）的版本。既然是开源项目，那么在github上肯定有仓库。曾经的APM源码存于，后来github席卷全球，成为广泛接受的代码仓库，于是谷歌把自己的仓库关了（反正国内也上不去:-(）。github上的源头在此：。其中的ArduCopter支持多旋翼、直升机等，四旋翼源码即在其中，但是别急着下载，先点击release看看源码版本。可以看到带Copter的最新版本是“Copter-3.4.0”，带ArduCopter的最新版本是“ArduCopter-3.2.1-apm-px4”，很多朋友直接参照网上的《通过Arduino给APM编译下载最新固件》用git克隆代码到本地，发现无法使用，问题就在于git获取的是最新版，而APM支持的最高版本是“ArduCopter-3.2.1-apm-px4”，从命名也可以发现，该版本固件同时支持APM和PX4。
& & & &&获取ArduCopter-3.2.1版本的源码有2种方式：I. 在github页面点击release，往下翻几页，找到“”下载即可。II. 喜欢git的朋友在克隆最新代码后，也可以回退到3.2.1的版本，与第一种方法获得的源码无异。
git clone /ArduPilot/ardupilot.git
cd ardupilot/
git branch -a
git checkout -b arducopter-3.2.1 origin/ArduCopter-3.2.1
& & & &&使用方法解压之后就可以看到源码啦，结构如下。其中，APMrover2支持地面车辆，ArduPlane支持固定翼，ArduCopter支持多旋翼和直升机。对于四旋翼的开发，就对应ArduCopter文件夹。值得一提的是，打开ArduCopter文件夹后，可以看到一大波.pde文件，.pde为Arduino文件的旧版后缀，新版的为.ino（Arduino的后3个字母），可以简单类比成.cpp文件。熟悉C++的朋友可能会想去找main文件，这回改头换面了，主文件叫ArduCopter.pde。
APM开发环境
& & & &&巧妇难为无米之炊”，现在米有了，用什么工具做饭呢。先把火备好，即编译的：MHV_AVR_Tools_.exe（AVR单片机编译和下载程序用）和MissionPlanner-latest.msi（飞控地面站，含APM的USB接口驱动）。接下来就是用什么灶台做饭了，以Windows平台为例，灶台根据方便程度有2种：I.
土灶：（为ArdupPilot定制的Arduino IDE）。II. 电磁炉：Visual Studio配合Visual Micro插件（Arduino for Visual Studio插件）。二者本质没有区别，可以看到都是调用gcc工具链，Visual Studio只是通过Visual
Micro在上层封装了操作接口，便于程序员查看和编写代码。强烈建议使用Visual Studio！！！
环境I（轻量）. Arduino IDE
& & & &&先介绍Arduino派的IDE：ArduPilot-Arduino-1.0.3-gcc-4.7.2-windows，此IDE不同于普通的Arduino IDE，而是为ArdupPilot定制的。解压之后，打开“arduino.exe”，一张白板扑面而来。唯一和飞控有关的就在菜单栏上，相比通用ArduinoIDE多了“ArduPilot”一项。工具栏的“√”是编译，“→”是下载。
& & & &&点击“文件-&参数设置”，可设置程序库的位置，即APM源码位置，注意不要勾选“启动时检查更新”，因为本IDE专为ArduPilot定制。其他选项可根据个人喜好设置。
& & & &&设置完成后退出再重开，以保证程序库位置生效。点击“文件-&程序库-&ArduCopter”，源代码一览无余。之后配置APM固件，主芯片：“工具-&板卡-&Arduino Mega 2560 or Mega ADK”，串口：“工具-&串口-&相应USB串口”（确保驱动已安装），编程器：“工具-&编程器-&AVRISP mkll”（默认），APM硬件型号：“ArduPilot-&HALBoard-&ArduPilot Mega 2.x”。
& & & &&至此，Arduino IDE的完毕，可以点击编译了。等待3分钟左右，编译完毕，生成一个hex文件用于下载到APM板。
& & & &&切记：不要下载！不要下载！不要下载！下载会变砖！
环境II（推荐）. Visual Studio&Visual Micro
& & & &&Arduino IDE编译APM的代码还可以，但要是用来浏览和编写代码，那就是千丝万缕扭不清了，所以ArduinoIDE的设置里也机智地留下一条后路：“□使用外部编辑器”。
& & & &&Visual Studio（以下简称VS）作为宇宙最强IDE，怎么能不支持下Arduino，感谢微软救民于水火。以VS2012为例，点击“工具-&扩展和更新-&联机”，搜索“Visual Micro”，下载安装即可。顺便推荐下Visual Assist，VS下最好的代码补全工具，以前写1行代码的功夫，现在可以写3行~
& & & &&安装好之后，VS的菜单栏多了一些振奋人心的东西。“VMICRO”中可设置Arduino的选项，点击“VMICOR-&Visual Micro Explorer”，如下图所示。对比Arduino IDE可发现，编译、下载、COM口应有尽有，还可适配不同的Arduino 版本。
& & & &&点击“Configure”进行配置，选择Arduino版本：1.0，配置Arduino目录，笔者的是：D:\Fly\ArduPilot-Arduino-1.0.3-windows，即ArduPilot-Arduino-1.0.3-gcc-4.7.2-windows解压后的文件夹。注意此插件的名字是“Arduino IDE for Visual Studio”，并不是专为Ardupilot/APM定制，因此还需适配（点击蓝字链接下载，解压后为一名为apm的文件夹，内仅含boards.txt）。将该apm文件夹放入D:\Fly\ArduPilot-Arduino-1.0.3-windows\hardware中。配置完成之后，可在“Installed”选项卡中查看支持的硬件类型，如所需的“Arduino
Mega 2560 HAL (Apm 2)”，插上APM后在COM口选择对应的串口号。此外，在“Examles”选项卡中可查看Arduino和ArduCopter的例程。
& & & &&重启VS，点击“文件-&打开-&Arduino Project”，选择ArduCopter文件夹中的ArduCopter.pde打开，即可在“解决方案资源管理器”中看到APM的源码结构。解释一下，ArduCopter.pde相当于平时常见的Main.cpp，在ArduCopter.pde的最后一行是真正的main函数。
AP_HAL_MAIN();
& & & & 除此之外，有一点需要注意，在“VMICRO”中，“Debugger”取消勾选“Automatic Debug（Release/Debug）”，否则会编译失败。因为APM2.8不支持在线Debug，同时对于“多线程”程序，Debug本身意义不大，一般采用串口print进行调试以便观察程序流程。对于普通Arduino板（如nano）可以勾选，下载后会自动进入调试状态。
& & & &&至此，Visual Studio&Visual Micro的配置完毕，又可以愉快地编译了。同样等待大概3分钟左右，可以看到编译完成，生成一个hex文件用于下载到APM板。对于编译，第1次会较慢，修改代码再次编译就很快了。
& & & &&切记：不要下载！不要下载！不要下载！下载会变砖！
& & & & 在此给出笔者用VS2012编译的工程：，打开ArduCopter文件夹中的ArduCopter.sln即可使用。如果你好奇心太重点了下载，也没关系，笔者会在下一篇博客让板砖起死回生:)
APM资料说明
& & & & 有关APM的资料，首推ArduPilot官网：。如果是开发四旋翼，左侧的“Copter”和“Developers”是你经常要去逛的。里面详细介绍了APM的方方面面，值得反复咀嚼。网上的APM资料，很多就是翻译自ArduPilot官网，但是良莠不齐。不要惧怕英文而选择逃避，蔡康永有一段很有名的话，“15岁觉得游泳难，放弃游泳，到18岁遇到一个你喜欢的人约你去游泳，你只好说&我不会耶”。18岁觉得英文难，放弃英文，28岁出现一个很棒但要会英文的工作，你只好说“我不会耶”。人生前期越嫌麻烦，越懒得学，后来就越可能错过让你动心的人和事，错过新风景。”万事开头难，但也不要放大开头的困难，跨过去就好了。
& & & &&国内的资料，主要推荐“模友之吧”里“泡泡老师”的视频教程，教你一步步上手APM2.8：。
& & & &&个人收集的2个资料：和。
& & & &&PS：无人机系列的第3篇至此结束，主要介绍了APM的固件和开发环境搭建，至于为何“不要下载！”，且看下回分解。

参考知识库
* 以上用户言论只代表其个人观点，不代表CSDN网站的观点或立场
访问：4958次
排名：千里之外
评论：40条查看: 2020|回复: 32
用APM的都进来
用3.13固件的请谨慎
本帖最后由 shw5264520 于
15:07 编辑
准备刷3.13固件 或者已经刷3.13固件的朋友 请刷回3.11& & 3.12和3.13都有问题
3.13固件&&在有关GPS的模式下会偶尔出现莫名的突然往一个方向猛飞&&这几天用3.13出现4次了 今天测试GPS定点的时候&&前4分钟定钉子&&4分钟后 又突然往一个方向猛飞 砸到树上 损失两个APC桨 飞出来了 线断了&&自动航线测试了6次& &也出现了一次突然往一个方向猛飞& &每次GPS都在6颗星以上& &&&
看起来有点像是你机器的振动问题 你打开日志看看振动 或者接收机跳舵
RE: 用APM的都进来
用3.13固件的请谨慎
看起来有点像是你机器的振动问题 你打开日志看看振动 或者接收机跳舵
apm已经上减震了&&3D打印机的那个& &飞控周围也用锡纸围了起来&&线路也都绕开了飞控周围&&不存在干扰的问题& &防风遮光也都做的很到位& &而且之前用旧固件的时候一直很稳定& &
经历分享！帮顶，就竞是那出问题。
幫頂，3.0.X没事，3.1.2发生過类似情况！
3.12也有问题吗
apm已经上减震了&&3D打印机的那个& &飞控周围也用锡纸围了起来&&线路也都绕开了飞控周围&&不存在干扰的问 ...
是突然油门增大的感觉么？ 你用的啥接收机和控？
是突然油门增大的感觉么？ 你用的啥接收机和控？
是突然往一个方向猛飞& & 在有关GPS的模式下出现的 GPS定点和自动航线&&手动和自稳、定高都没有出现过&&我用的天9& & 控一直都很安分
我刚刷了3.1.3啊，不敢飞了！
本帖最后由 fryefryefrye 于
22:20 编辑
我飞3.01的时候就有这个问题。 官网上报告这个问题的人不要太多。
APM太依赖GPS信号了，你说的6颗星，太少了，想要稳定飞行，最好10-11颗。
官方建议HDOP小于2。 你6颗的时候，肯定大于2的。
机载GPS增加一颗卫星，或者减少一颗卫星的时候，会对同一点的定位位置有比较大的变动，会导致你说的现象。
现在APM有GPS 尖峰保护，应该能起作用的，难道你关掉了？
3.12固件&&今天LOIT模式飞了5个电池 加起来飞行时间大概一个半小时 没什么问题&&3.13是测试版吧？
我用3.1.2时上电前必须先把油门杆稍微向上推一点，上电后立即拉下油门杆，这样才能解锁。刷了3.1.3后这个问题就没有了。刷3.1.3后根本就没有进行任何的校准，在室内飞与3.1.2版本没有区别。外面风大，等天气好了到外面试试。
我飞3.01的时候就有这个问题。 官网上报告这个问题的人不要太多。
APM太依赖GPS信号了，你说的6颗星 ...
也许我应该说是我刷3.13所遇到的问题&&以前的版本从来没遇到过有关于GPS模式下的问题&&
刚刚刷回3.11了&&之前3.13出现的数传需要在非常近的范围内才能连接的问题也没了
我飞3.01的时候就有这个问题。 官网上报告这个问题的人不要太多。
APM太依赖GPS信号了，你说的6颗星 ...
想请教一下你提到的&尖峰保护&是在那里可设定呢?看看我可否排除是3.1.2的问题!! 谢谢!!
3.1.2确实有这问题，我遇到2次了
我在3.11固件就遇到这个问题了，3.12更严重，3.13还没试，刷回3.0固件没这个现象
谢谢楼主的分享，我用3.12的时候遇到过这个问题，后来换了个原装的JR接收，结果问题依旧（惨炸），，今天刚刷回3.11，三个起落正常，，，3.13的也有问题的话，真是郁闷了，，现在不敢轻易更新了
根据理解应该就是楼上所说的的那个gps增加卫星的问题 这东西应该可以避免的 希望高手出教程
本帖最后由 shisongbo 于
20:26 编辑
今天定点也发现有这种情况，3.12& & 出现3次。LOG显示11个星。
前几分钟正常，然后就一斜，向左飞去，不像意外，就像是指令一样，
然后速度切回手动。救回
【站内推荐】 /2
北 京时间2月16日，沈阳无距科技发布农业值保无人机飞控THEONE-A（多旋翼飞控）和THEONE-AH（直升机飞控），同时发布的还有一款双目避障避障模块。5iMX邀您一起看现场报道！
新的一年来到了，想必大家又听到无数危险飞行的新闻，在这里，我们再次提醒大家，注意飞行安全！这是什么情况 今天刚拿到APM固件都不能安装_四轴飞行器吧_百度贴吧
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&签到排名：今日本吧第个签到，本吧因你更精彩，明天继续来努力！
本吧签到人数：0成为超级会员，使用一键签到本月漏签0次！成为超级会员，赠送8张补签卡连续签到：天&&累计签到：天超级会员单次开通12个月以上，赠送连续签到卡3张
关注：30,825贴子：
这是什么情况 今天刚拿到APM固件都不能安装收藏
为啥下载不了固件了
大神来看看
你都没有识别的com口！
端口貌似不对
我开始和你这一样，后来发现坏了
端口不对吧
电脑系统不完整，没端口 得下个补丁 麻烦的要死……
2.8的不用装
登录百度帐号推荐应用
为兴趣而生，贴吧更懂你。或}