疯壳AI开源无人机开机测试及硬件资源介绍

fengkesz · 发表于 2020-4-9 15:12:33

本帖最后由 fengkesz 于 2020-4-13 14:58 编辑

一、开机测试1.1 前期准备

疯壳cocofly无人机到手后是一个高耐压防碰撞内置优质海绵泡沫防护的手提铝合金箱子，打开铝合金手提箱子就可以看到包含的物品：无人机一架、遥控手柄一个、无人机电池一个、下载器一个、cocobit编程板一块、USB数据线一条（遥控手柄下方）以及2.4G天线一根（遥控手柄下方），如下图所示。

配件清单如下表所示。

配件清单

名称	数量	备注
飞机	1	飞控
遥控手柄	1	遥控器
无人机电池	1	飞控电池
下载器	1	用于飞控、遥控器固件下载
cocobit编程板	1	用于图形化编程飞机自主飞行。
2.4G天线	1	遥控器天线
数据线	1	用于充电、下载固件
USB转串口模块	1	用于串口通信实验

接下来开始组装以及检查COCOFLY无人机是否正常，步骤如下：

1）取出无人机电池以及无人机，先将电池放入无人机下方的电池槽内，然后将电池的公头插入到无人机下方的电池接口母口上，如下图所示。

2）取出遥控手柄及2.4G天线，将2.4G天线旋转扭进到遥控手柄的天线接口端，如下图所示。

3）打开遥控手柄的电源开关，如下图所示。

开机后，在OLED的正中间会有手柄的电压值显示（连接上无人机后显示的电压值变为无人机的），如下图所示。

该电池的电量为3.7V到4.2V，如等于3.7V需要先充电（在遥控手柄下方有USB接口，直接插上USB数据线，接上5V电源，即可充电，充电过程中手柄上的充电指示灯会亮起，充满后充满指示灯会亮起，如下图所示为指示灯所在位置）。

4）把接上电池后的无人机平放在地面上，打开电源开关，电源开关在无人机的2.4G天线处，如下图所示。

打开电源开关后，开关两边的LED灯会双闪一次，表示系统初始化完成。这两个指示灯的状态指示，如下表所示。

LED指示灯指示状态

现象	状态
开机后双闪一次	系统初始化正常
开机后持续单闪	表示SPI通信有问题
开机后持续双闪	表示无线模块异常
开机后持续三闪	表示陀螺仪异常
开机后持续四闪	表示气压计异常
开机后只有靠近ON的灯在闪	表示需要接入上位机硬件体检

此时如果遥控手柄的右上角有信号而不是一个“X”，同时手柄上的“连接无人机指示灯”亮起，则代表已经连接上无人机，此时OLED正中间的电压变为了无人机的电压，如下图所示。

如果是一个“X”，且“连接无人机指示灯”为熄灭状态，则代表没有连接上无人机。需要长按遥控手柄的右侧摇杆，如下图所示。

待OLED左上角的频道开始递增时，即可松手，此时进入自动对频，对频成功后，OLED左上角的“X”消失，变成信号格。

连接上无人机后，可以查看飞机的传感器是否运行正常，查看方法为：

1）在遥控器主界面按下右摇杆的按键进入到“菜单选项”，如下图所示。

2）往下摇动右摇杆，选择“传感器状态”，单击右键，进入“传感器状态”，就可以查看到各个传感器的状态了，如下图所示。

正常的传感器状态应该是除了“4.指南针”和“9.UWB定位”是错误外，其它都是正常。

如果传感器也一切正常，此时只需要解锁起飞即可，默认飞机是开启激光定高、光流定点、有头模式的，且已经校准好IMU（惯性测量单元）。但是在起飞之前需要注意“紧急降落”按钮必须要弹起，且紧急降落指示灯为熄灭状态，否则会无法正常起飞，如下图所示。

如果确定紧急降落按钮没有被按下的话，就可以解锁起飞了。

1.2 试飞

按照前期准备组装好飞机以及遥控器，然后把遥控器与飞机连接（连接不上需要对频），最后检查飞机传感器、按键是否正常，就可以一键起飞试飞了。

飞机一键起飞的步骤如下：

1）打开开关，如果呼吸灯在缓慢地明亮变幻，飞控和遥控器的通信指示灯都亮起，说明一切正常；
2）把飞机放到水平地面上，操控者站在飞机后面一到两米处（开关所在的位置就是飞机的后面，切记一定要站在飞机的后面，否则肯定会出问题。飞行过程中也要保持飞机的后面正对着自己）；
3）左摇杆拉到左下角，保持大概2秒，飞机指示灯闪烁一下，表示解锁成功，解锁成功后松开摇杆，无人机四个螺旋桨底下的指示灯呈不断双闪状态，四个螺旋桨会低速转动；

4）执行解锁操作后，按一下左键，飞机将会自动起飞，起飞高度1米左右，之后开启悬停，飞机保持在空中不动；
5）左摇杆往上推油门，增加飞行高度；左摇杆往下拉油门，降低飞行高度，左摇杆往左推，飞机左旋；左摇杆往右退，飞机右旋；右摇杆往上推，飞机向前移动；右摇杆往下拉，飞机向后移动；右摇杆往左推，飞机水平向左移动；右摇杆往右推，飞机水平向右移动；
6）飞行过程中长按左键（或者按下紧急降落按钮），飞机将会自动降落，降落完成后自动上锁（注意：短按左键是触发翻滚）。

至此试飞结束，飞机一切正常。

此外还有一些使用上的注意事项如下表所示。

使用注意事项

注意事项	解决方法或现象
失控保护功能	飞行过程中，无论什么原因导致飞机和遥控器失联的情况下，会自动启动失控保护功能。失控保护功能启动后飞机将会自动降落，降落到地面后会自动上锁。失控保护过程中如果遥控信号可以恢复，失控保护会立即解除，遥控恢复控制权
电池的充电	1．跟给手机充电类似，用常见的智能手机充电器，插到遥控器或者飞控上面的 Micro-USB 接口即可； 2．一般充电一到两小时左右可以充满。
常见问题的解决办法	1.打开遥控器开关后，为什么遥控器没有任何反应？ a. 确保遥控器的电池有电。 b. 确保电池已经插上。 c. 如果以上都排除了还是不行，请联系返修。 2.飞机和遥控器的电源都打开了，为什么遥控器屏幕右上角显示一个’X’？ a. 确保飞机呼吸灯正常呼吸(表示飞机一切正常)； b. 长按遥控器右键 2 秒进行自动对频； c. 如果以上都排除了还是不行，请联系返修。 3. 打开遥控器后，为什么指示灯正常显示，但是屏幕不亮？ a. 硬件问题，请联系返修。 4. 打开遥控器后，摇杆自动回中状态下，为什么屏幕显示不在中位？ a. 关闭飞机，使遥控器断开与飞机的连接，然后长按左键进行摇杆校准即可。 5. 飞机起飞后，总是往同一个方向漂移，并且速度还是比较快的，怎么办？ a. 把飞机放在水平地面上，观察遥控器陀螺仪窗口（菜单）左下角和右下角的数字是否接近0，如果不接近0，请执行水平校准操作（双摇杆下拉 2 秒），然后再试飞。

一、硬件资源简介

硬件主要由三部分组成，分别是无人机、遥控手柄以及cocobit编程板。

2.1无人机简介

无人机整机如下图所示。

无人机采用的主核心是ARM Cortex M3内核的高性能单片机——意法半导体的STM32F103CBT6，主频高达72MHz、RAM高达20KByte、Flash高达128KByte。

无人机的最上方RGB彩灯盒内包含了icm20602（六轴传感器）+SPL06（气压计）组成的IMU单元（惯性测量单元），而RGB彩灯则是WS2812灯珠。

无人机主板则是采用了四层沉金优质玻纤材质，在无人机的主板上不仅搭载了STM32F103CBT6主核心，还搭载了两片芯片AO9926C双N沟道MOS作为无人机电机的驱动单元，除此之外主板上还集成了NRF24L01 2.4G收发芯片，做为无人机的通信单元，在下方还有TC4056作为电源管理芯片，用于无人机的充电管理。

无人机的主板通过螺丝固定在碳纤维支架上，碳纤维支架的四个角放置着四个大动力8520空心杯电机，8520空心杯电机通过齿轮连接着四个ABS高韧性旋翼。

碳纤维支架的下方是电池的插槽，电池插槽下方是光流模组、视觉模组以及激光模组2个（其中一个为预留，可用于避障使用）。

无人机主板上的各个接口如下图所示。

机架的下方物件如下图所示。

同时无人机还有航拍版，支持无线图传以及APP控制。如下表所示，为无人机主板上各个接口的说明。

无人机各个接口说明

接口	说明
Micro-USB 接口	1.连接到电脑，可以与上位机进行数据交换； 2.连接到充电器可以给电池充电。
Micro-USB 接口左右各有一个指示灯，它们是充电指示灯	1. 右边指示灯亮表示正在充电； 2. 左边指示灯亮表示充电完成； 3. 大概一到两小时可以充满电，如果螺旋桨下面的四个指示灯快速闪烁，表示飞控电池电压低，请及时充电。
电源开关左右各有一个指示灯，它们是状态指示灯	1.开机后双闪一次，表示系统初始化完成； 2.开机后持续单闪，表示 SPI 通信有问题； 3.开机后持续双闪，表示无线模块异常； 4.开机后持续三闪，表示陀螺仪异常； 5.开机后持续四闪，表示气压计异常； 6.开机后只有靠近ON的灯在闪，表示需要接到上位机进行硬件体检。
各个接口上面的引脚标号简介	1.G 表示GND；V 表示系统电压，也就是 3.3V，B表示电池电压，范围一般是 3.7~4.1V； 2.R表示串口的 RXD，T表示串口的TXD；D表示DIO，C表示CLK； 4~9表示 PWM4~PWM9。

2.2 遥控手柄简介

无人机的遥控手柄也是整个飞控系统的重要组成部分，遥控手柄采用人体工学外形，采用FR-4沉金工艺制作；遥控手柄的主核心是ARM Cortex M3内核的高性能单片机——意法半导体的STM32F103C8T6，主频高达72MHz、RAM高达20KByte、Flash高达64KByte。

遥控手柄上不仅搭载了高性能主核心STM32，还有优质安全电源管理芯片TC4056，和无人机主板一样可通过USB口对电池进行充电，充电状态通过指示灯反馈；在主核心的上方是功率增强型2.4G收发模组，支持超远距离数据传输；遥控手柄的两端分别是摇杆可用于实现对无人机的控制，左摇杆的下方是“编程模式”按键，配合cocobit编程板，可实现无人机自主巡航。右摇杆的下方是“急停”自锁按键，实现无人机急停降落。如下图所示为无人机遥控手柄整体示意图。

各个单元功能如下表所示：

手柄功能

单元	功能
左摇杆	1.上下控制上升和下降，左右控制在水平面上的自旋；用力往下按可以触发左按键
右摇杆	1.上下控制前飞后飞，左右控制左飞右飞；用力往下按可以触发右按键。
状态指示灯	1.电源指示灯：开机后常亮；连接无人机指示灯：与飞控连接成功后常亮；充电指示灯：充电过程中会亮；充满指示灯：充满电会亮。
cocobit编程按键	1.连接上无人机后按下，配合cocobit编程板，可进入编程模式，同时按键上方的，指示灯亮起。（如果编程模式指示灯和急停指示灯同时周期闪烁，则代表需要接到上位机进行硬件体检。）
急停按键	1.按下后，无人机降落，同时按键上方的指示灯亮起。（如果编程模式指示灯和急停指示灯同时周期闪烁，则代表需要接到上位机进行硬件体检。）
OLED	1.菜单显示
SWD接口	1.代码下载
Micro-USB 接口	1.连接电脑，可以配合上位机使用； 2.连接充电器，可以充电。

OLED菜单显示及其功能操作如下表所示。

OLED菜单显示及其功能操作说明

窗口	界面	功能操作
主页面		1.左上角显示无线通道，范围是 0~125；如果无线模块异常，显示“x” 。 2．右上角显示信号强度；如果无信号，显示“x” 。 3．中间显示遥控和飞机的电池电压： a.与飞机未连接的时候显示的是遥控器的电压； b.与飞机成功连接后显示的是飞机的电池电压；
菜单选项窗口		1．单击右键，切换到菜单选项窗口。 2.上下摇动右摇杆，选择需要查看的选项。 3．单击右键，进入需要查看的选项。
飞控设置窗口		1. 上下拨动右摇杆，选择需要设置的模式，长拨可以翻页。 2. 左右拨动右摇杆，修改为“是” 或者“否”。 3. 设置完毕后，单击右键确认。
传感器状态窗口		1. 上下拨动右摇杆，选择需要查看的传感器，长拨可以翻页。 2. 单击右键即可退出。
机器视觉窗口		1. 实时化图像显示OpenMV点检测和线检测效果，单击右键即可退出
光流窗口		1. 图形化实时显示光流数据，单击右键即可退出。 2. 右上角显示环境质量指数，右下角显示y轴数据，左下角显示x轴数据。
陀螺仪窗口		1. 左上角显示高度数据（单位：分米），右上角显示偏航角度； 2. 左下角显示x轴倾角，右下角显示y轴倾角； 3. 如果飞机放在水平地面上，x、y轴角度值应该接近零，否则需要执行水平校准操作； 4. 水平校准方法：双摇杆同时下拉2秒即可。

遥控常用功能使用方式如下表所示。

遥控常用功能使用方式

功能	使用方式
自动对频	1. 将飞机和遥控器同时开机，如果遥控器屏幕右上角显示’X’，表示无信号，需要进行对频； 2. 长按遥控器右键直到遥控器的指示灯闪烁即可松开，进入自动对频； 3. 等待几秒，自动对频成功后遥控器屏幕会显示飞机各个参数。
激光定高	1. 插上激光测距模块（激光测距插串口3）； 2. 检查激光测距是否显示正常，如果正常即可打开激光定高，使用激光定高功能； 3. 如果遥控器频繁提示激光测距异常，一般是因为环境光线太强了，或者飞的太高了，这时候建议关闭激光定高（如果关闭激光定高功能，飞控默认使用气压计定高）。
光流定点	1. 插上光流模块（光流插串口2）； 2. 检查光流模块是否显示正常，如果正常即可打开光流定点，开启光流定点； 3. 在该模式下，飞行过程中，如果遥控器摇杆不动，飞机会自动稳定在一个点不漂移； 4. 使用光流定点模式需要满足以下三个条件：环境光线良好，地面有纹理、高度三米以下。
	1.插上光流模块和视觉模块（光流插串口2、视觉模块插串口1）； 2. 检查光流模块和视觉模块是否显示正常，如果正常即可打开跟随模式和光流定点，其他选项都要关闭，或者使用cocobit编程板在图形界面上位机上推拽生成追随相关代码，比如追随0号小车等； 3. 把飞机放在需要跟随的物体旁边，启动一键起飞后，飞机将会自动跟随白色地面上的黑色物体； 4. 使用视觉跟随模式需要满足以下几个条件： a.环境光线良好，地面是纯色的（最好是纯白色，白色瓷砖地板上也可以）。 b.需要跟随的物体颜色要跟地面不一样，差别越大越好（最好是黑色）。 c.需要跟随的物体周围半径1米内不能有其他物体。 d.跟随高度1米左右最佳。
循线模式	1. 插上光流模块和视觉模块（光流插串口2、视觉模块插串口1）。 2. 检查光流模块和视觉模块是否显示正常，如果正常即可打开循线模式和光流定点，其他选项都要关闭。 3. 把飞机放在线上，启动一键起飞后，飞机将会根据线的形状自动判断循线飞行方向，然后自主循线飞行，如果检测不到线则自动降落。 4. 自主循线过程中，遇到以下情况之一，飞机会自动停止循线并且自动降落： a.收到来自遥控器的自动降落命令； b.走到线的尽头； c.遇到 T 字路口。 5. 线路的形状可以布置成直线、曲线和直角三者的任意组合，起点建议设置成 T 字或十字，曲线弯曲半径建议大于1米，线宽2~5厘米最佳。 6. 使用视觉循线模式需要满足以下几个条件： a.环境光线良好，地面是白色的，并且有轻微的浅色花纹（建议在浅色的瓷砖地板上使用）； b.需要跟随的线的颜色要跟地面不一样，差别越大越好（最好是纯黑色）； c.需要跟随的线周围1米内不能有其他物体； d.循线高度1米左右最佳。
水平校准	1.飞机放置在水平地面上，如果遥控器屏幕显示的姿态角度不接近0，则需要校准； 2.上锁状态下，左右两个遥杆同时往下拉到最低，保持大概 2s，飞机指示灯闪烁一下，校准成功。
解锁	1.飞机开机后默认是上锁状态，螺旋桨底部的呼吸灯会缓慢地明亮变幻。 2.把飞机放到水平地面上，操控者站在飞机后面一到两米处（开关所在的位置就是飞机的后面，切记一定要站在飞机的后面，否则肯定会出问题。飞行过程中也要保持飞机的后面正对着自己）。 3.打开遥控器，左摇杆拉倒左下角，保持大概2s，飞机指示灯闪烁一下，表示解锁成功。
起飞（一键起飞）	1. 解锁成功后松开摇杆，指示灯呈不断双闪状态，四个螺旋桨会低速转动，把油门往上推即可起飞或者按下按键的左键，即可实现一键起飞，自动起飞到固定高度。 2.往上推油门，增加飞行高度；往下拉油门，降低飞行高度。 3.飞机起飞后，就算右摇杆保持中位不动，飞机也会随机地向前后或者左右缓慢漂移，这时候轻轻地、适当的反向拨动右摇杆调整回来即可，只要不是飘的特别快就是正常现象。
抛飞	1．打开飞机电源，如果呼吸灯在缓慢地明亮变幻，飞控和遥控器的通信指示灯都亮起，说明一切正常。 2．打开抛飞模式。 3．用手掌拖住飞机底部向上抛出，抛出后飞机将会自动启动并保持平衡。 4．注意：抛飞过程中要尽量确保飞机底部朝下，屁股正对着自己，否则可能会炸机。 5．可以稍微用点力抛，抛起大概 1 米以上即可。警告：新手请不要尝试此操作，熟练操控后即可尝试。
3D 翻滚操作	1.正常飞行过程中，按一下左键，然后 2 秒内拨动右摇杆选择翻滚方向即可实现翻滚操作。 2. 按一下左键后，如果2秒没有拨动右摇杆，会自动取消翻滚。
降落（急停）	1.飞行过程中长按左键，飞机将会自动降落，降落完成后自动上锁（注意：短按左键是触发翻滚）或者按下遥控手柄上的“紧急降落”飞机就会自主降落上锁。

2.3 cocobit编程板简介

壳壳板(cocobit)是疯壳团队专为青少年设计的一款图形化编程硬件小板，仅有信用卡大小。壳壳板(cocobit)支持图形化拖拽编程，用户通过上位机软件进行逻辑块的拖拽组合，上位机软件能将用户拖拽的逻辑块自动转换成对应的C语言代码并编译成可执行的hex文件。

壳壳板(cocobit)外观看起来虽然只是一块硬件小板，但它却支持丰富的硬件拓展，比如：将cocobit作为大脑核心的编程机器小车/编程电子积木/编程机器人/编程无人机等等。在这里，我们将cocobit硬件小板插入遥控，通过cocobit图形化编程软件，可以编程实现飞机自主飞行，让飞机按照我们规划的路线飞行。

cocobit采用优质FR-4沉金黑油材质，搭载了Atmel公司的8位高性能芯片ATmega328P以及Dialog公司的高性能且具有全球最低功耗的BLE SOC芯片 DA14580双核心，支持蓝牙4.0。同时cocobit还搭载了6轴传感器MPU6050，在cocobit的另一面还集成了7*7的LED点阵以及四个按键，cocobit采用金手指把常用接口引出，配合上位机及外部资源可以完美的实现众多在工程物理实物编程的实验。如下图所示为cocobit的正面图、反面图。