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四轴飞行器（四旋翼飞行器）是最近比较火的一种机电类设备，应用范围很广，从科技竞赛到航拍、侦查，随处可见四轴飞行器的身影。作者根据自己参加竞赛的实践经验编写了本书，引领读者DIY四轴飞行器。本书以TI公司的MSP430F5为控制器，首先简要介绍了四轴飞行器的历史，给出了四轴飞行器的组成部分及各部分的功能，接着介绍MSP430F5及Flappy430硬件、MSP430开发环境和编程方法、MSP430功能模块和四轴坐标系，然后详细讲述四轴飞行控制——卡尔曼滤波/四元数法，以及安卓程序的开发，最后讲解了四轴飞行器的实际使用及操作要点。

目    录__eol__第1章  四轴飞行器概述	1__eol__1.1  四轴飞行器的历史	1__eol__1.2  四轴飞行器的现状、应用及微型化	2__eol__1.3  四轴飞行器的力学原理及控制框图	6__eol__1.3.1  四轴飞行器的力学原理	6__eol__1.3.2  四轴的坐标及控制知识初步	8__eol__第2章  四轴飞行器的组成及各部分功能	9__eol__2.1  四轴飞行器组成概述	9__eol__2.1.1  2.4 GHz遥控器及接收机	9__eol__2.1.2  蓝牙/WiFi等遥控器及接收机	10__eol__2.1.3  姿态检测单元	10__eol__2.1.4  处理器	11__eol__2.1.5  调试器	11__eol__2.1.6  电机驱动及电机	11__eol__2.2  遥控器	12__eol__2.2.1  2.4 GHz遥控器	12__eol__2.2.2  蓝牙/安卓遥控	16__eol__2.3  电机及驱动	18__eol__2.3.1  无刷电机及电调	18__eol__2.3.2  有刷电机及驱动电路	21__eol__2.4  机架	23__eol__2.4.1  大四轴飞行器机架	23__eol__2.4.2  微型四轴飞行器机架	24__eol__2.5  电池	24__eol__2.6  飞控	25__eol__第3章  MSP430F5简介及Flappy430硬件	27__eol__3.1  MSP430F5系列介绍	27__eol__3.2  Flappy430学习板介绍	29__eol__3.3  PCB布线心得	34__eol__3.4  硬件实物图及基本使用	34__eol__3.5  配套资料及学习微处理器的顺序	37__eol__第4章  MSP430开发环境及编程方法	38__eol__4.1  IAR安装及使用	38__eol__4.1.1  软件及仿真器安装	38__eol__4.1.2  Flappy430软件驱动及串口通信软件	40__eol__4.2  IAR的使用和调试	43__eol__4.2.1  IAR的界面	43__eol__4.2.2  新建一个工程并调试	44__eol__4.3  Flappy430程序介绍及学习板的使用	48__eol__4.3.1  新建Flappy430飞控工程	48__eol__4.3.2  Flappy430学习板的装配及使用	50__eol__4.4  MSP430F5编程介绍	55__eol__4.4.1  头文件	56__eol__4.4.2  库函数	58__eol__4.5  C-430的特性及编程风格	59__eol__4.5.1  C-430的数据类型	59__eol__4.5.2  位带操作，常用语句形式	59__eol__4.5.3  自写函数的接口规范	60__eol__4.5.4  中断系统架构和中断函数写法	60__eol__4.5.5  分离式源文件、头文件的组织	64__eol__第5章  MSP430功能模块及四轴坐标系	66__eol__5.1  时钟系统	66__eol__5.2  数字IO口	71__eol__5.3  端口映射（Portmapping）功能	76__eol__5.4  定时器Timer	78__eol__5.5  PWM波	83__eol__5.6  串口USCIA_uart	87__eol__5.7  蓝牙/PC上位机及反馈测试	93__eol__5.7.1  PC上位机通信协议	93__eol__5.7.2  蓝牙通信协议	95__eol__5.7.3  上位机测试四轴反馈	98__eol__5.8  陀螺仪、加速度计及磁强计	100__eol__5.8.1  陀螺仪	100__eol__5.8.2  加速度计ADXL345	108__eol__5.8.3  磁强计	109__eol__5.8.4  LSB概念及分析	112__eol__5.9  PID算法及机体坐标系初步分析	113__eol__5.9.1  PID算法的构造分析	113__eol__5.9.2  四轴机体坐标系的构建	115__eol__第6章  四轴飞行控制——卡尔曼滤波/四元数法	122__eol__6.1  传感器中立点	122__eol__6.2  基于卡尔曼滤波的姿态计算方法	125__eol__6.3  卡尔曼滤波法分析及测试	136__eol__6.3.1  积分限幅及数据类型选择	136__eol__6.3.2  算法效果测试	138__eol__6.3.3  转换系数/LSB与传感器更换分析	140__eol__6.3.4  算法loop周期的优化	141__eol__6.4  PID调节器的构造及分析	142__eol__6.4.1  PID算法各项的构造	142__eol__6.4.2  PID算法各参数的整定	144__eol__6.4.3  磁阻锁定及Yaw轴反馈	145__eol__6.5  四元数算法的介绍及应用	149__eol__6.5.1  四元数算法介绍	149__eol__6.5.2  四元数算法的程序及实际应用	153__eol__6.5.3  测试及分析	158__eol__6.6  MWC飞控算法简介	159__eol__第7章  安卓程序简介	164__eol__7.1  安卓系统简介	164__eol__7.2  安卓遥控器开发	165__eol__第8章  四轴飞行器实际使用及操作	175__eol__8.1  四轴飞行器起飞前的调校	175__eol__8.2  四轴飞行器在飞行中常见问题的解析	178__eol__附录A  Flappy430 PCB图	181__eol__附录B  Flappy430整体原理图	182__eol__附录C  本书资料下载	183__eol__参考文献	184__eol____eol__

前    言__eol__四轴飞行器（四旋翼飞行器）是最近比较火的一种机电类设备，目前，从科技竞赛到航拍、侦查，随处可见四轴飞行器的身影。四轴飞行器是机械、通信、电子、自动控制几大学科融汇的具有较高科技含量的一种设备，主要承载了微处理器、惯性导航、自动控制、无线通信、电脑上位机软件、电路设计、PCB制作、外部机械结构设计、空气动力学及基本的航模控制知识。__eol__因此，四轴飞行器十分适合作为电子信息、自动控制等学科的研究课题，也适合用作这些专业的教学、科技实践、工程实训设备。__eol__笔者在制作四轴飞行器教学设备的过程中，感觉很多知识比较零散，而详细探讨四轴飞行器的书籍不是很多，因此斗胆编写了本书，希望能与喜欢四轴的朋友们一起分享经验，同时也对MSP430系列的知识做一简单介绍。__eol__笔者自身是一个比较驽钝的人，能写成此书，离不开身边人们的大力支持和帮助，在此致谢，略表心意。__eol__首先感谢我的研究生阶段导师赵建教授，赵老师多年来悉心教育学生，不断引导我们要创新，对于技术要精益求精，从本科开始给了我极多的耐心教导和帮助，以及方向性的建议。__eol__其次，无论有没有本书，必须感谢我的父母、女友、亲人们的大力支持和鼓励，以及充分的理解和关心。__eol__制作四轴的过程中，身边小伙伴们也非常给力，给了我很多的支持和关心，也特此感谢我的朋友们！尤其是对于手机APP及PPT的制作，要感谢孔玉英的大力支持。__eol__具体到算法上，笔者从MK、MWC、KKC等开源飞控代码，以及Madgwick、seawood、Cnmusic、zksniper等网友的文章中（很多在Amobbs）得到了很多启发，在此对其表示感谢！制作四轴的过程中从TI（德州仪器）公司申请了不少免费芯片，对TI公司及其大学计划表示感谢！__eol__最后，电子工业出版社对本书给予了很多关怀和支持，在此表示感谢！__eol__感谢所有关心与支持过我们及Flappy430的人！__eol__时间仓促，水平有限，多有不尽不全之处，只能说是框架性的入门，还望高人们多多指点。__eol____eol__作  者           __eol__2015年7月于西安电子科技大学__eol__

嵌入式技术

黄和悦,男，西安电子科技大学，硕士。多次参与本科生的竞赛培训及工程实训，曾编写了DSP-C2000系列的教程及PPT应用于本科生的工程实训，在实践中取得了不错的效果。

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DIY四轴飞行器——基于MSP430F5系列单片机与Android