刘顺财 施培植

(1.福州理工学院计算与信息科学学院；2.福州理工学院移动通信和物联网福建省高校工程研究中心福建福州 350014)

在空中飞行需要克服众多因素，要克服地球的吸引力，以及保持旋转惯力和空气的阻力等。此外还需要考虑电池续航、飞行过程中的乱发乱窜等问题，这些都需要精密的算法与硬件结合。

一、系统方案

系统采用STM32F103为核心芯片，以MPU6050六轴传感器的芯片作为测量角速率、加速度等主要装置，遥控部分则通过NRF24L01(2.4G)线通信模块实现遥控端和飞控端的数据传输，通过多个算法对数据进行处理，产生PWM波调速信号驱动空心杯电机，实现四旋翼飞行器的垂直运动，前后运动，侧向运动，偏航运动，俯仰运动等运动，系统如图1所示。

图1 系统框架图

（一）传感器模块。STM32F103C8T6有3个16位定时器，设置定时器成为4路用于捕获/比较/PWM的功能通道,支持2个I2C接口、3个USART接口和2个SPI接口和DMA直接内存存取用于快速数据交换[1]。

MPU6050内置一个16位的ADC，能将三轴陀螺仪和三轴加速度计的数据转换成数字量，编程高频滤波器程序过滤不需要的信号，以提高系统稳定性。配置内部低通滤波器进行数据滤波。STM32以集成电路总线通信的方式与MPU6050通信，最高的数据传输速率可达400kHz。通过芯片内部的数字运动处理模块DMP可减小MCU对于姿态融合运算的负荷。驱动IIC总线，对MPU6050的一系列寄存器进行初始化，再从中读取数据。

（二）通信模块。NRF24L01是一种传输效率高，损耗极低，能在低压正常运行的射频收发器。发射功率可配制成0dBm、-6dBm、-12dBm和-18dBm[2]。……