书籍详情
DIY四轴飞行器：基于MSP430F5系列单片机与Android
作者：黄和悦 编著
出版社：电子工业出版社
出版时间：2015-09-01
ISBN：9787121270543
定价：¥42.00
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内容简介
四轴飞行器（四旋翼飞行器）是*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，*后讲解了四轴飞行器的实际使用及操作要点。
作者简介
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。
目录
第1章 四轴飞行器概述 1
1.1 四轴飞行器的历史 1
1.2 四轴飞行器的现状、应用及微型化 2
1.3 四轴飞行器的力学原理及控制框图 6
1.3.1 四轴飞行器的力学原理 6
1.3.2 四轴的坐标及控制知识初步 8
第2章 四轴飞行器的组成及各部分功能 9
2.1 四轴飞行器组成概述 9
2.1.1 2.4 GHz遥控器及接收机 9
2.1.2 蓝牙/WiFi等遥控器及接收机 10
2.1.3 姿态检测单元 10
2.1.4 处理器 11
2.1.5 调试器 11
2.1.6 电机驱动及电机 11
2.2 遥控器 12
2.2.1 2.4 GHz遥控器 12
2.2.2 蓝牙/安卓遥控 16
2.3 电机及驱动 18
2.3.1 无刷电机及电调 18
2.3.2 有刷电机及驱动电路 21
2.4 机架 23
2.4.1 大四轴飞行器机架 23
2.4.2 微型四轴飞行器机架 24
2.5 电池 24
2.6 飞控 25
第3章 MSP430F5简介及Flappy430硬件 27
3.1 MSP430F5系列介绍 27
3.2 Flappy430学习板介绍 29
3.3 PCB布线心得 34
3.4 硬件实物图及基本使用 34
3.5 配套资料及学习微处理器的顺序 37
第4章 MSP430开发环境及编程方法 38
4.1 IAR安装及使用 38
4.1.1 软件及仿真器安装 38
4.1.2 Flappy430软件驱动及串口通信软件 40
4.2 IAR的使用和调试 43
4.2.1 IAR的界面 43
4.2.2 新建一个工程并调试 44
4.3 Flappy430程序介绍及学习板的使用 48
4.3.1 新建Flappy430飞控工程 48
4.3.2 Flappy430学习板的装配及使用 50
4.4 MSP430F5编程介绍 55
4.4.1 头文件 56
4.4.2 库函数 58
4.5 C-430的特性及编程风格 59
4.5.1 C-430的数据类型 59
4.5.2 位带操作，常用语句形式 59
4.5.3 自写函数的接口规范 60
4.5.4 中断系统架构和中断函数写法 60
4.5.5 分离式源文件、头文件的组织 64
第5章 MSP430功能模块及四轴坐标系 66
5.1 时钟系统 66
5.2 数字IO口 71
5.3 端口映射（Portmapping）功能 76
5.4 定时器Timer 78
5.5 PWM波 83
5.6 串口USCIA_uart 87
5.7 蓝牙/PC上位机及反馈测试 93
5.7.1 PC上位机通信协议 93
5.7.2 蓝牙通信协议 95
5.7.3 上位机测试四轴反馈 98
5.8 陀螺仪、加速度计及磁强计 100
5.8.1 陀螺仪 100
5.8.2 加速度计ADXL345 108
5.8.3 磁强计 109
5.8.4 LSB概念及分析 112
5.9 PID算法及机体坐标系初步分析 113
5.9.1 PID算法的构造分析 113
5.9.2 四轴机体坐标系的构建 115
第6章 四轴飞行控制——卡尔曼滤波/四元数法 122
6.1 传感器中立点 122
6.2 基于卡尔曼滤波的姿态计算方法 125
6.3 卡尔曼滤波法分析及测试 136
6.3.1 积分限幅及数据类型选择 136
6.3.2 算法效果测试 138
6.3.3 转换系数/LSB与传感器更换分析 140
6.3.4 算法loop周期的优化 141
6.4 PID调节器的构造及分析 142
6.4.1 PID算法各项的构造 142
6.4.2 PID算法各参数的整定 144
6.4.3 磁阻锁定及Yaw轴反馈 145
6.5 四元数算法的介绍及应用 149
6.5.1 四元数算法介绍 149
6.5.2 四元数算法的程序及实际应用 153
6.5.3 测试及分析 158
6.6 MWC飞控算法简介 159
第7章 安卓程序简介 164
7.1 安卓系统简介 164
7.2 安卓遥控器开发 165
第8章 四轴飞行器实际使用及操作 175
8.1 四轴飞行器起飞前的调校 175
8.2 四轴飞行器在飞行中常见问题的解析 178
附录A Flappy430 PCB图 181
附录B Flappy430整体原理图 182
附录C 本书资料下载 183
参考文献 184
1.1 四轴飞行器的历史 1
1.2 四轴飞行器的现状、应用及微型化 2
1.3 四轴飞行器的力学原理及控制框图 6
1.3.1 四轴飞行器的力学原理 6
1.3.2 四轴的坐标及控制知识初步 8
第2章 四轴飞行器的组成及各部分功能 9
2.1 四轴飞行器组成概述 9
2.1.1 2.4 GHz遥控器及接收机 9
2.1.2 蓝牙/WiFi等遥控器及接收机 10
2.1.3 姿态检测单元 10
2.1.4 处理器 11
2.1.5 调试器 11
2.1.6 电机驱动及电机 11
2.2 遥控器 12
2.2.1 2.4 GHz遥控器 12
2.2.2 蓝牙/安卓遥控 16
2.3 电机及驱动 18
2.3.1 无刷电机及电调 18
2.3.2 有刷电机及驱动电路 21
2.4 机架 23
2.4.1 大四轴飞行器机架 23
2.4.2 微型四轴飞行器机架 24
2.5 电池 24
2.6 飞控 25
第3章 MSP430F5简介及Flappy430硬件 27
3.1 MSP430F5系列介绍 27
3.2 Flappy430学习板介绍 29
3.3 PCB布线心得 34
3.4 硬件实物图及基本使用 34
3.5 配套资料及学习微处理器的顺序 37
第4章 MSP430开发环境及编程方法 38
4.1 IAR安装及使用 38
4.1.1 软件及仿真器安装 38
4.1.2 Flappy430软件驱动及串口通信软件 40
4.2 IAR的使用和调试 43
4.2.1 IAR的界面 43
4.2.2 新建一个工程并调试 44
4.3 Flappy430程序介绍及学习板的使用 48
4.3.1 新建Flappy430飞控工程 48
4.3.2 Flappy430学习板的装配及使用 50
4.4 MSP430F5编程介绍 55
4.4.1 头文件 56
4.4.2 库函数 58
4.5 C-430的特性及编程风格 59
4.5.1 C-430的数据类型 59
4.5.2 位带操作，常用语句形式 59
4.5.3 自写函数的接口规范 60
4.5.4 中断系统架构和中断函数写法 60
4.5.5 分离式源文件、头文件的组织 64
第5章 MSP430功能模块及四轴坐标系 66
5.1 时钟系统 66
5.2 数字IO口 71
5.3 端口映射（Portmapping）功能 76
5.4 定时器Timer 78
5.5 PWM波 83
5.6 串口USCIA_uart 87
5.7 蓝牙/PC上位机及反馈测试 93
5.7.1 PC上位机通信协议 93
5.7.2 蓝牙通信协议 95
5.7.3 上位机测试四轴反馈 98
5.8 陀螺仪、加速度计及磁强计 100
5.8.1 陀螺仪 100
5.8.2 加速度计ADXL345 108
5.8.3 磁强计 109
5.8.4 LSB概念及分析 112
5.9 PID算法及机体坐标系初步分析 113
5.9.1 PID算法的构造分析 113
5.9.2 四轴机体坐标系的构建 115
第6章 四轴飞行控制——卡尔曼滤波/四元数法 122
6.1 传感器中立点 122
6.2 基于卡尔曼滤波的姿态计算方法 125
6.3 卡尔曼滤波法分析及测试 136
6.3.1 积分限幅及数据类型选择 136
6.3.2 算法效果测试 138
6.3.3 转换系数/LSB与传感器更换分析 140
6.3.4 算法loop周期的优化 141
6.4 PID调节器的构造及分析 142
6.4.1 PID算法各项的构造 142
6.4.2 PID算法各参数的整定 144
6.4.3 磁阻锁定及Yaw轴反馈 145
6.5 四元数算法的介绍及应用 149
6.5.1 四元数算法介绍 149
6.5.2 四元数算法的程序及实际应用 153
6.5.3 测试及分析 158
6.6 MWC飞控算法简介 159
第7章 安卓程序简介 164
7.1 安卓系统简介 164
7.2 安卓遥控器开发 165
第8章 四轴飞行器实际使用及操作 175
8.1 四轴飞行器起飞前的调校 175
8.2 四轴飞行器在飞行中常见问题的解析 178
附录A Flappy430 PCB图 181
附录B Flappy430整体原理图 182
附录C 本书资料下载 183
参考文献 184
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