一文图解无人机飞行的内部运作

开关按钮按下时，其实仅仅启动了机身电源管理和通信模块，这两个都是nRF51 SOC芯片控制的。

nRF51系列是由挪威公司Nordic Semiconductor生产的系统级芯片（SoC）。这些芯片主要应用于低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy, BLE）以及其他2.4GHz无线通信技术的产品中。

nRF51系列芯片是个片上系统，system on chip，SOC，包括了处理器、无线电收发器、存储器和其他外围设备。其处理器并不强大，一般是ARM Cortex-M0内核，其运行频率为48-72MHz。这意味着该处理器可以在每秒执行4800万条指令以上。

这个主频很低（97年的赛扬300主频是300MHZ），但处理通信和电源管理，对于小型无人机够用了。

开关打开又接到起飞指令后，nRF51会通过syslink或者UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，即通用异步收发传输器，是一种在串行通信中广泛应用的硬件接口）发布指令，来启动主控芯片和各种传感器。

UART实际上读者用的有线鼠标键盘就是UART，操控鼠标键盘的速度和灵敏程度可以直观地说明，数据带宽对转发解码后的通信指令和电源管理是足够的。

惯导MPU-9250，定高LPS25H和主控STM32,MPU-9250是一个9轴惯性测量单元（IMU），包括陀螺仪、加速度计和磁力计。压力传感器LPS25H来估计高度。大气压力每下降约1 hPa，高度大约增加8.25米。LPS25H传感器的绝对压力精度为±0.5 hPa（百帕），对应大约±5米的高度变化（根据标准大气模型）。所以定高并不精确。

大部分处理工作在主微控制器（STM32）上完成。它运行FreeRTOS作为操作系统，状态估计和姿态控制以250 Hz的频率执行。从这一主频来看，应该是F7系列的高端STM32。

STM32系列	内核	主频范围 (MHz)	特点
STM32F0xx	Cortex-M0	48-72	低成本、低功耗，适用于成本敏感和低功耗的应用
STM32F1xx	Cortex-M3	72	中低端微控制器，具有丰富的外设和良好的性能
STM32F2xx	Cortex-M3	72-120	高性能微控制器，配备高速处理器核和丰富外设
STM32F4xx	Cortex-M4	69-180	高性能微控制器，具有浮点运算单元（FPU）和数字信号处理（DSP）指令集
STM32F7xx	Cortex-M7	216-300	高性能微控制器，具有更高的处理能力

表1-STM32各系列主要信息对比

电调在哪里？没有，飞控兼任了。电子调速器用来控制电机的速度和方向。其实也就是控制整个无人机的姿态。因为四旋翼无人机方向和速度以及姿态包括翻滚，都是不同旋翼不同速度和方向造成的，

STM32可以用于控制无人机的电调（Electronic Speed Controller, ESC），虽然通常情况下，STM32作为主控芯片主要负责整体飞行控制和传感器数据处理，而ESC则专门用于调节电机速度。在某些低成本设计中，STM32也可以直接生成PWM信号来驱动ESC，从而实现对电机的速度控制。本文用的实际上是一款30克重的微型无人机，不仅仅是成本，重量和空间还有功耗也限制了专门安装独立电调。

现实中，STM32可以通过其定时器模块产生多路PWM输出，这使得它能够同时控制多个电机。例如，STM32F1系列单片机可以输出不同频率的PWM信号来直接驱动电机。频率的选择取决于具体的电机要求。此外,一些高级应用中还会使用FOC（Field-Oriented Control）算法来更精确地控制无刷电机。

所以买到没有独立电调的无人机也不奇怪。顺便说一句，电调里面也是有芯片的，而且现代高性能电调还可能集成更复杂的算法，如磁场定向控制（Field-Oriented Control, FOC）市场上大多数电调使用ATMEL、Silabs和ARM，Busybee的处理器。不同的处理器具有不同的规格和功能，并且受不同的固件支持。

航点setpoint的必要性。Setpoint是指无人机在飞行过程中需要保持的目标位置或姿态（推力thrust）。通过设定setpoint，飞控系统可以根据当前位置与目标位置之间的偏差进行调整，确保无人机能够稳定地保持在预定的航路点或飞行路径上。

在视距内，直接控制是可行的。但是一些特殊任务需要航点：如航拍、测绘或巡检，无人机需要按照预设的航线飞行依次通过预设航点最基本的航点是起飞点，当无人机需要返回起飞点时，setpoint可以帮助无人机准确地回到设定的返航点。