【新人贴】【BH Pilot】我们又用Linux+AP替代RTOS+MCU了

bithollow

大家好，我是一个彻头彻尾的5iMX新人，请多多指教！

几年前树莓派刚刚出来的时候，我和小伙伴们瞎聊能不能用树莓派来做无人机（不仅指飞机，更多是Drone的含义）。
这是个老话题了，有很多关于实时性、计算能力、扩展性和杀鸡焉用牛刀的讨论，直到高通出手，有很多人都把树莓派飞上了天，或者潜下了海。

一开始我们是玩OpenPilot和CC3D（还有Revo），然后看到了Autopilot和PixHawk，NAVIO+，Erle-Brain...以及ArduPilot和APM。

其实还有好多，不过我们看中了ArduPilot的社区，好的社区是持续生命力的象征。我们想它是不是有一天能跑在Linux下面，然后把云台呀、图传和数传这样的硬件全用Linux下的软件和AP来替代，还有把那些外接在MCU板子上的传感器都集中起来。当时市面上的飞控好多都是M0P，M3或者M4F的MCU，只是飞飞可以，如果要做点有意义的事情比如拍照、实时视频流什么的，还要花好多钱买一堆外接的东西（也许这就是人家的模式吧）。

我和小伙伴这种业余玩的，喜欢简单，觉得要是有个多合一就好了。当时信息量太少，树莓派一代的bcm2835也还是单核的，着实不知道这么多东西要在上面处理是什么情况。

陆陆续续的，我们有了一些具体的想法，针对树莓派的HAT规格，做了一个小板子，满载各种传感器。
想法是这样的：




虽然是业余时间，小伙伴们还都挺正经，我们开了github来放ArduPilot、Linux代码和硬件资料，做了网站，定期碰头开会...甚至还把支持我们板子的代码合并到了ArduPilot上游的仓库里面。
随后，这个小家伙诞生了：



它被命名为BH，可以配合树莓派或者其它的Linux板子使用。集成加速度计、角速度计、磁场强度计、气压计、全球导航卫星系统（GNSS）、脉冲宽度调制（PWM）输入输出、实时时钟（RTC）、64KB外存（ROM）、模拟信号输入，提供硬件扩展接口SPI、I2C、UART，兼容Raspberry Pi HAT标准，可通过GPIO控制单色、复合色LED若干。

规格在这里：
Hardware spec

• MPU9250 * 1
• UBlox NEO M8N * 1
• MS5611 * 1
• PCA9685 * 1
• DS1339 * 1
• RGB Led * 1
• Single color leds: Red * 1, Green * 1, Blue * 1
• Ext ports: I2C * 1, SPI * 1, UART * 1
• Analog In * 3
  

Dimensions

• L * W * H: 65mm * 56.5mm * 20mm (including pin heads)
• Weight: 25g (including battery)
  

这东西做了三版，改layout，升级软件，直到2016年中，飞行啊什么的都挺稳定了，因为ArduPilot社区也推动软件向Linux移行，给我们也带来很多便利。
我们验证原理的面包板和它的前两个版本：

BH 原型

BHv0.1

BHv0.2

这里有个视频演示基本功能（各种传感器、ArduPilot的Stablized mode和RTL mode）：


说到这里，要提一下软件了。大家都知道树莓派有三代，bcm2835、2836和2837（公开的名字），2835是单核armv6还不能支持硬浮点，市面上编译成armv7a的Linux发行版都不能跑，再者那时候HAT标准也没有出来，对于我们的板子来说，只能连着杜邦线验证原理（用的是GY-86哟）。从第二代2836开始起，armv7a支持了，硬浮点支持了，一上来就是4核心，HAT标准也来了，所以我们主要是从2836开始的。

打上preempt rt patch，自己编译了armv7a-hf的kernel，用debian jessie的rootfs，再加上必要的WIFI/BT驱动和可以远程登录控制树莓派的WebGUI，以及，ArduPilot。

这让我们把树莓派2/3的四个核心能发挥的运算能力基本上都榨出来了。树莓派和BH一起，可以提供8路PWM输入（所以不用PPM接收机也行）；13路PWM输出（3到8轴旋翼都可以吧，再来3路控制云台的三个自由度）；3路模拟输入（超声、电监模块类似的模拟传感器可以支持3个）；开机以后就是热点，地面站的电脑可以直接WIFI连上（数传代替了，虽然自带的WIFI比较弱，但是可以USB外接。图传其实也可以代替的，目前还没有去弄软件，性能未知，有点担心）；树莓派没有的RTC也加上了；ROM可以存Linux Device Tree信息；一颗M8N GPS，可外接陶瓷天线；当然了，SPI/I2C/UART的扩展接口也都留了，可以挂更多的设备。树莓派的四个核心，可以通过CPU affiliate固定指定的进程在指定的核心上跑，比如飞控进程在0上，视频流在1上...特事特办；再一个，如果USB上插个4G无线网卡，那么飞行距离就不局限于WIFI了和发射接收机了（这个还没弄，只是硬件给予了可能性，连上公网以后，需要在线服务器才能中转MAVLink控制命令和事件）。

当然了，别光听我说得好，其实也有不少问题，比如Linux启动速度需要优化、ArduPilot代码需要调整这样那样的，都记录在github上了。但总体来说，我们觉得和预想差得不远，而且整个过程相当有意思。ArduPilot上游的代码里面，曾经有一个Raspilot板支持，也是中国人做的，但现在好像停止了，代码也被拿掉了。虽然BH慢慢悠悠地做，但我们还是希望中国人做的板子能够在ArduPilot上游占那么小小的一块地方，小坚持一下。对了，我们也为Tower（DroidPlanner）上游提供了百度地图的支持。

到目前为止我们使用的软件情况如下：

• kernel 4.6.5
• preempt-4.6.5-rt9
• debian 8.6 jessie armv7a hf
• raspap-webgui 1.2
• ardupilot copter 3.4-dev
• ds1339 rtc enabled
• bcm43430 bluetooth enabled
• bcm43430 sdio wifi enabled
  

那么，接下来目标自然是ROS，这业余爱好有点越玩越大了，欢迎你来和我们一起玩噢！BH是开放源代码的，如果你有建议或者意见，请说说你的见解，如果你可以和我们一起添砖加瓦，更是求之不得。

我们这种八十年代出生的孩子都经历过品牌机和攒机的电脑城洗礼，自己攒个无人机也不是啥大事。用开放的方案，只要有兴趣，像ArduPilot这样的，多旋翼、固定翼、小车、潜水艇都可以支持了，还是蛮激动的。

付之一笑

666！大神V5！赞！

IGV

回想十年前自已设计制造调频短波无线电台的过程就如你们一样，不同的是基本只有自已一个人和手上的资料，改了七次PCB总算成功，用自制的机器第一次联通到远地的电台，心情真激动。
现在，连做个电调板都不愿意动手；其中的艰难，只有干过的人才能体会。

xp716

加油

bithollow

xp716 发表于 2018-3-14 22:33
加油

偷看了你发的帖子，好像你也玩CC3D。

一直有人说RPI3太大，不适合穿越机，其实除了重量而外，还是可以的。
给你看看我的x250：

lcctshu

恩，不错的项目～

cgrrty

IGV 发表于 2018-3-14 18:13
回想十年前自已设计制造调频短波无线电台的过程就如你们一样，不同的是基本只有自已一个人和手上的资料， ...

火腿前辈好

guanglun

厉害了！支持大佬

Chenbing8888

yxchyt

有意思

瑞云和风

你这BH是北航的缩写吗