建军节献礼!J20航模遥控器开源项目系列教程(一)制作教程 | 基础版V1.0发布,从0到1

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项目开源地址:https://github.com/Cai-Zi/STM32_RC_Transmitter 

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经过近一个月的开发,基础版V1.0终于可以发布了,基础的8通道遥控功能已经实现,能满足日常飞行需求。更多人性化的功能还有待完善,接下来会持续维护。基础版教程分为了三篇文章——制作教程、使用说明、开发说明,面向不同人群的需求,大家各取所需哈~

之所以称为基础版,是因为这个版本的制作成本和门槛都比较低,面向初学者。采用最小系统板,不用焊接太多芯片,9元的烙铁基本能搞定。PCB文件待我们的项目成员画好后再发布,可加QQ群实时关注动态哈~

1. 购物清单

你的烙铁是否已经饥渴难耐,不要着急,“兵马未动,粮草先行 ”,我们先来购物一波~

以下购物列表的商品基本可以一站式购齐,如果要推荐一家电子店铺的话,那就是优信电子了,每种商品基本都是比较便宜的,6块6包邮解君愁!

1. STM32F103C8T6最小系统板*2

2. USB转TTL模块*1(串口监视用)

或下面这种冷启动的,我们不用它下载程序,也能满足需求

3. ST-LINK V2仿真器下载器*1

调试STM32性价比极高,可烧写程序,可断点调试

 4. 遥控器外壳*1或者单独的遥杆*2(自己做外壳)

如果你手上有旧遥控器的话,直接改造也可。

这是笔者找遍全网性价比最高的遥控器外壳了,15元不包邮,上面的遥杆基本能满足需求。

这款遥杆和上面遥控器上的同款,都是自动回中的,不适合作为油门的遥杆,所以经济条件允许的话,还是直接买上面的遥控器外壳吧~ 

极不推荐那种蘑菇头的遥杆,手感太差,容易炸鸡! 

5. 无线模块(NRF24L01)≥2

集芯微这家一个ID可购买两个样品,价格较低,再配个天线即可。

 铜管天线配上面的模块(IPEX接头)

胶棒天线用于下面的模块(内针) 

 也可直接在优信买模块(遥控器端用透传2000m的)

 接收机端可选用这种100m的,两种引脚定义一样。

  • 遥控器端用2000m的,接收机端用2000m的——通信距离在1000m以上
  • 遥控器端用2000m的,接收机端用100m的——通信距离在500m左右
  • 遥控器端用100m的,接收机端用100m的——通信距离在50m左右

6. 电解电容100uF*2(用来稳压)

7. 独石电容0.1uF*2(用来滤波),又称104电容 

 8. 金属膜电阻1k*2、10k*3、20k*1

9. 电位器50k*2、电位器帽子*2、钮子开关*2(三脚三档)

辅助通道用,两者总数量4个,可互相替代,看个人需求

10. 轻触开关*8,按键帽*8

轻触开关选用7mm高的,便于安装按键帽 

11.  三极管SS8050(NPN型)*2

12. 洞洞板(7*9cm)*2 

13. XH2.54mm插针插座若干 

14. L7805CD2T稳压管*1(用于降压到5V) 

15. AMS1117-3.3稳压降压芯片*2(用于降压到3.3V) 

16. 有源蜂鸣器5V的(接电即响) 

17. OLED显示屏0.96寸,IIC通信

18. 旋转编码器EC11(本遥控器用户交互的精髓) 

19. 肖特基二极管(用来续流)

20. 三脚拨动开关(作为电源开关) 

OK,现在您的购物车应该已经加满了,清空它吧~等待快递期间先看看电路图

这里不得不提一句,DIY并不一定能省钱,对于初学者来说,买一套电子元件和烙铁,甚至比买成品更贵。省钱只是DIY的副作用,感受DIY的乐趣才是第一位的!

2. 电路焊接

 1. 遥控器端

遥控器端的电路比较复杂,先来看原理图。几乎把所有的引脚全用光了,可以说榨干了这个最小系统板。它提供了10个ADC的引脚,这里一个作为遥控器电池的电压检测,一个被编码器占用,剩下8个全部用作通道采集,所以基础版是8通道的遥控器。没有更多ADC可用,通道也就无法扩充了。所以进阶版和豪华版会采用其他芯片,以实现更多通道!

有网友说,看不懂这种模块化的原理图,更习惯看所有线连在一起的。

好的,没有问题,这里也提供实物连接图~ (笔者画了一上午)

 好的,现在映入您眼帘的是一团乱麻,尽情飞线吧~(大概六七十根线)

要注意的是,无线模块和STM32最小系统板之间的连线一定要连接好,最好用排线,尤其是NRF_SCK、NRF_MISO、NRF_MOSI三根线是SPI通信主要的数据线,应避免缠绕,防止有寄生电容什么的干扰通信。

这里复用了ch1left【home键】、ch2up【返回】、ch2down【确定】、ch4left【数值-】、ch4right【数值+】五个微调按键,OLED屏幕显示主界面的时候,是微调功能;非主界面的时候,作为【】里面的功能。为了操作方便,可复制这几个按键,尤其是返回键和确定键,和旋转编码器放到一起,怎么舒服怎么来。

2. 接收机端

接收机端相比来说就简单多了,先看原理图。这里暂时还是用的最小系统板,体积比较大,现在只是作为验证电路。我们计划开发STM8/STM32/C51三种类型的接收机,针对体积小和多通道等不同需求,等发布后再制作接收机也可以。

无线模块竖着放 

横着放 

也可以倒着放 

 焊接完成后,用刷子(旧牙刷即可)蘸着酒精(家里的白酒也可)或者洗板水,刷一下焊点和走锡,去除焊接遗留的杂质,防止对电路产生不必要的干扰。

最后,用万用表的蜂鸣档测试各线路是否连接正确,尤其是GND和VCC

3. 烧写固件

如果你的电脑安装了keil软件,那么编译工程再进行烧录即可,这里不再赘述,可参考笔者的这篇博客:

https://blog.csdn.net/weixin_42268054/article/details/106878860

如果你的电脑没有keil软件,又不打算开发调试源代码,那么这里推荐使用STM32 ST-LINK Utility软件。软件介绍、下载、安装、使用请参考strongerHuang的这篇博客:

https://blog.csdn.net/ybhuangfugui/article/details/52597133

先将ST-LINK下载器连接STM32开发板,接线如下:
                GND   电源地
                3V3     接3.3v
                SWCLK 接DCLK
                SWDIO 接DIO

打开软件,点击该按钮进行连接;

点击Target》Program...; 

点击Browse,打开遥控器端或者接收机端的hex文件,点击Start进行烧写;

看到提示信息即说明烧写完成。 

4. 常见问题汇总与解答

  • 遥控器供电方案

由于使用L7805CD2T降压芯片来获得5V,它的输入电压是5-35V。

而一节锂电池(比如18650锂电池)的电压是3.7V-4.2V,所以要串联2节或者3节锂电池才能达到电压的要求。但是电池串联起来,平衡充电是个问题,所以这里笔者的建议是使用充放电一体模块(下图)。 用一节锂电池或者多节并联即可,3.7V通过这个模块升压到5V—7V,再输入给L7805CD2T,直接使用这个模块的microUSB口充电即可。

  • 什么是通道,什么是8通道?

通俗来说,一个通道指的就是一个电位器或者钮子开关,遥控器所用的电位器遥杆实际上包含的是XY两个方向的电位器,所以一个遥杆包含的是两个通道,左右手两个遥杆加起来就是前4个通道,这4个通道是主要的控制通道,分别控制飞机的横滚、俯仰、油门和航向,对于固定翼来说,就是副翼、升降舵、油门和方向舵。而后4个通道是辅助通道,由单独的电位器或者钮子开关组成,用来控制飞机的模式、解锁、控制云台等等。

对于MCU(Microcontroller Unit,简称MCU,即微控制单元,又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或者单片机,我们使用的STM32/STM8/C51都可以称为MCU)来说,一个通道就是一个ADC引脚,电位器或者钮子开关的作用就是让用户操作产生电压的变化,而ADC的作用就是采集电压的大小,从而得到用户的输入值,再进行下一步的处理。

  • hex文件大于64k,为什么能烧录进FLASH=64k的最小系统板?

实际上hex文件包含了许多信息,要经过编译成二进制文件之后才会烧录进MCU,烧录进MCU的文件大小大约是hex文件大小的一半。要想看有多少烧录进MCU,可查看keil软件编译出来的信息,其中Code+RO Data+RW Data会烧录进FLASH中,18140+9468+2124=29732(再除以1024,约29k),程序运行的时候:RW Data + ZI Data。

5. 文件下载

固件:       J20RC_ReceiverBase_V1.0.hex
                  J20RC_TransmitterBase_V1.0.hex
源代码:    [KEIL5工程源代码]  文件夹
原理图:    J20航模遥控器_基础版V1.0原理图.pdf
开发相关:[常用软件] 文件夹
                  STM32F103C8T6数据手册_V10.pdf
                  STM32中文参考手册_V10.pdf

这里提供四种下载方式,每种方式各有利弊,大家自行选择哈~

  • CSDN(下载速度快,但是需要积分)

https://download.csdn.net/download/weixin_42268054/12679008

  • 百度网盘(下载速度慢,但是可白嫖)

链接:https://pan.baidu.com/s/1rt9wa9yzWnbCm6uXZxR6jw 

提取码:J20R

  • QQ群(下载速度快,可白嫖)

QQ交流群:1091996634 【密码:J20】

  • Github(下载速度慢,可白嫖,可实时获取更新)

https://github.com/Cai-Zi/STM32_RC_Transmitter

6. 焊接技巧

待更新 

写在最后

首先感谢项目中所有的贡献者!(截止2020.08.01)

 * 蔡子CaiZi(B站up主)  https://space.bilibili.com/349576976
 * A-XIN;
 * 小何;
 * ZL_Studio(B站up主)https://space.bilibili.com/364251289
 * 王天天@WangTiantian139  https://wangtiantian139.github.io/
 * 刘桶桶;
 * 简繁;
 * 王博;
 * 与非门;
 * Talons;
 * 大米粥;
 * P a S S ||;

特别感谢正点原子提供的STM32例程和开源社区http://www.openedv.com/

由于笔者学业繁忙,时间有限,无法投入过多的精力,所以欢迎更多学有余力的模友,加入到项目的开发和维护工作中哈,现在基础的程序框架已经搭建完成,剩下的要做的就是填充、优化和扩展了,有意愿的模友加群后请私聊群主喔~

QQ交流群:1091996634 【密码:J20】

本文欢迎转载,请注明出处哈~ 

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