前一陣時間一直在做四軸飛行器，略有一點收穫吧，在這裡分享出來，一方面算是對自己的總結，另一方面希望能給想做小四軸的讀者一些思路。本人並非電學專業，如有不對之處，懇請斧正。
stm32微控制器基礎，任意系列都可以；
altium designer電路板設計；
一部分數位電路、模擬電路知識。
四軸飛行器又稱四旋翼飛行器，簡稱四軸，它的基本原理是四個電機直連螺旋槳旋轉，產生公升力，帶動四軸飛行。
四軸飛行器的結構特性是，有兩對電機正轉、兩對電機反轉，具有相同旋轉方向的電機在對角線上。
如上圖就是1號3號電機逆時針轉、2號4號電機順時針轉。這樣做的目的是，實現多個自由度的控制。
比如，若1號4號減速，3號2號加速，就可以使得四軸向左側傾斜，從而向左移動；如果1號3號減速，2號4號加速，則可以使得四軸在不傾斜的情況下，發生旋轉，從俯視角度來看四軸會逆時針轉動。
想要理解上面這兩個例子，你可以把四軸的螺旋槳在空氣中的狀態，想象成鴨子的腳蹼在水中划水。要想真正透析其中變化的原因，需要根據牛頓第二定律結合受力分析去推導，然後建立乙個模型，從而實現求解，在此不多作展開。
參考資料：四個電機轉速相同就能夠保持平衡四軸飛行器/3216074?fromtitle=%e5%9b%9b%e6%97%8b%e7%bf%bc%e9%a3%9e%e8%a1%8c%e5%99%a8&fromid=7293393&fr=aladdin.
這是個非常理想的狀態，但實際在製作飛行器的過程中，一方面四個電機轉速不一定會完美相同，另一方面受限制於工藝，四軸的重心也不一定在幾何中心。
因而對於四軸四個電機轉速的控制，我們並不是去尋求絕對的平衡，而是需要動態平衡。說句大白話就是，因為它總是會飛歪，所以我們得不斷地去糾正它的飛行姿態。
那麼既然要糾正它的飛行姿態，我們一般要考慮通過一些感測器（sensor）去獲取這個姿態，才能知道該如何去糾正。四軸飛行器常用的感測器有：陀螺儀、加速度感測器、氣壓計、雷射定高等等，這些感測器具體的功能如下表所示。
感測器型別
作用常見型號
陀螺儀、加速度感測器
獲取飛行姿態、加速度等資訊
mpu6050、mpu9250等等
氣壓計獲取飛行器高度資訊
spl60、bmp250等等
雷射定高
獲取飛行器高度資訊
略（百家爭鳴）
光流獲取飛行器位置資訊
略（百家爭鳴）
除了四個電機、感測器之外，還需要考慮裝置之間的通訊，比如遙控器訊號傳送給四軸，四軸把剩餘電量資訊返回給微控制器。常用的通訊模組有si24r1、藍芽模組等等。
經過上面的討論，總體來說四軸的功能齊全了，其整體框圖可以概括如下：
我們要考慮製作的四軸不需要機架，而是通過altium designer將電路板（pcb）製作成機架的樣子。其大體形狀類似於這樣，後面會慢慢講。
電源其實是一種供電方案的設計，小的四軸通常使用3.7v可充電的鋰電池供電。
在此提供一種供電方案，先公升壓後穩壓，這種供電電路的特點是，電量消耗可能比較快，但輸出電壓穩定。
第一部分是公升壓，目的是將3.7v的鋰電池電壓，公升壓到5v，上面是這個公升壓電路的原理圖。在原理圖中最左側是乙個電池的插座，後面由開關s1控制電池的供電情況。再向後看有乙個dc-dc公升壓晶元ht7750sa，這個晶元的具體配置方法應該查詢它的資料手冊datasheet，資料手冊中往往會給出這種晶元的基本電路。
參考資料：在它的資料手冊中給出的基本電路圖如下
前面有乙個電容c-電感l濾波電路，它的作用是去除輸入端的交流分量；後面輸出端的電容cout是乙個旁路電容，能使公升壓器的輸出均勻化。
對比上面原理圖，可以看出，我們其實調整了兩個地方，乙個是輸入端的電感l，經實際測試常用的4.7uh電容效果比較好；另乙個是後面的cout改為兩個電容併聯，效果是差不多的。
第二部分是穩壓，使用乙個線性公升壓器xc6206，目的是將5v的電壓降低至3.3v，從而給微控制器以及感測器供電。這個電路就基本上按照datasheet裡面給的參考電路去布置就可以。這裡有一點不同的就是多了乙個二極體，這個二極體是為了避免電流倒灌。
參考資料：這樣我們一共有了三條電壓主線，一條是vbat（3.7v），可以直接給空心杯電機供電，外兩條分別是5v、3.3v，給微控制器和各類感測器等裝置供電。
最後還有乙個測量電路，如下圖所示，原理是將電池電壓通過兩個相等的大電阻r3、r4，然後測量r4上面的電壓vbat_t，然後實際的電池電壓量應該為2倍的vbat_t，最後根據電池包的電量—電壓特性圖將電壓量轉化為電量就可以了。其中vbat_t連線在stm32微控制器的adc上面，通過adc讀取電壓值。
(未完待續)
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