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Dronecode Devマニュアル抜粋&翻訳 - PX4 Reference Flight Controller Design

この記事は

Dronecode本家サイトのPX4 Reference Flight Controller Designページの抜粋・翻訳です。

※主に自分の理解用に書いています。

PX4 Reference Flight Controller Design

現在最新のリファレンスデザインは第5世代で、第6世代の設計が進行中です。

Binary Compatibility

FMUの第1~3世代はオープンハードウェアとして設計されていますが、第4と5世代のFUMはピン配置および電源仕様のみを定義し、回路図は個々のメーカーに任される設計になっています。
互換性をより確実に保証するために、FMUv6以降は完全なリファレンスデザインモデルに戻ります。

Reference Design Generations

  • FMUv1: 開発用基盤 (STM32F407(CPUチップ), 128 KB RAM, 1MB flash) (現在は未サポート)
  • FMUv2: Pixhawk (STM32F427(CPUチップ), 168 MHz, 192 KB RAM, 1MB flash)
  • FMUv3: Pixhawk の2MB flashバリエーション (3DR Pixhawk 2 (Solo), Hex Pixhawk 2.1, Holybro Pixfalcon, 3DR Pixhawk Mini, STM32F427(CPUチップ), 168 MHz, 256 KB RAM, 2 MB flash)
  • FMUv4: Pixracer (STM32F427(CPUチップ), 168 MHz, 256 KB RAM, 2 MB flash)
  • FMUv4 PRO: Drotek Pixhawk 3 PRO (STM32F469(CPUチップ), 180 MHz, 384 KB RAM, 2 MB flash)
  • FMUv5: Holybro Pixhawk 4 (STM32F765, 216 MHz, 512 KB RAM, 2 MB flash)
  • FMUv6: 進行中 6s(STM32H7, 400 MHz, 2 MB RAM, 2 MB flash) というバリエーションと、6i (i.MX RT1050, 600 MHz, 512 KB RAM, external flash)というバリエーションがある

Main/IO Function Breakdown

以下の図は、PixhawkシリーズフライトコントローラーのFMUとI/Oボードの間のバスと機能を示しています(なお、ボードとしては一つに組み込まれています)。

px4_fmu_io_functions.png

一部のPixhawkシリーズは、小型化や複雑さ軽減のためや、特定の使用例に対応するために、I/Oボードなしで構築されています。
I/Oボードは、パラメーターSYS_USE_IO = 0を設定することによって無効になります。
I/Oボードが無効な場合は以下の様な挙動をします:

  • 「MAIN」mixerファイルがFMUに読み込まれます(そのため、機体リファレンスにリストされている「MAIN」出力は、AUXというラベルの付いたポートに表示されます)。 AUX mixerファイルが読み込まれないため、AUX mixerファイルで定義されている出力は使用されません。
  • RCからの入力はIOを経由せず直接FMUに送られます。

I/OボードのないフライトコントローラにはMAINポートがありますが、AUXポートはありません。
そのため、そういったフライトコントローラはAUXポートを使用しないか、(RCパススルーなど)特殊な用途のみに使用する機体に利用されます。そしてたいていは、モーターや重要な制御にMAINポートのみを使用するマルチコプターと(RC制御でのセーフティのない)自律型車両で使用されます。

注意:

I/Oボードのないフライトコントローラーは、AUXポートを重要なフライトコントロールまたはモーターにマップする機体では使用できません(AUXポートがないため)。

ノート:

I/Oボードのないメーカーのフライトコントローラーバリエーションは、多くの場合、I/Oボードを含むバージョンの「diminutive」版と呼ばれます。たとえば、Pixhawk 4 Miniや_CUAV v5 nanoなど。

ほとんどのPX4 PWM出力は、ミキサーのMAINまたはAUXポートにマッピングされます。
カメラトリガーやDshot ESCを含むいくつかの特定のケースは、FMUピンに直接マッピングされます(つまり、フライトコントローラーにI/Oボードがあるかどうかに応じて、MAINまたはAUXに出力されます)。

sakaeda11
オールラウンダーです。 Web系(フロント、サーバ、インフラの設計〜実装〜運用)を中心に、IoTや通信、計測システムのお仕事をしています。 最近は趣味でドローン(マルチコプター)を作ってみたりしています。
aptpod
"日本のIoT、M2Mを牽引するテクノロジーカンパニーです。⾃動⾞やロボット・産業機械などから短周期に発生する制御・センサーデータをモバイル・インターネット網を介し、⾼速・大容量且つ安定的に、そして双方向に伝送し、回収データの可視化・解析や遠隔制御を実現するプロダクト開発を行っています。"
https://www.aptpod.co.jp/
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