aleks/flix
1
0
Fork 0
mirror of https://github.com/okalachev/flix.git synced 2026-01-11 13:36:43 +00:00
Code Issues Packages Projects Releases Wiki Activity

Major update of the articles

Browse Source 
Reflect control subsystem refactoring.
Update dataflow diagram.
Add control subsystem diagram.
Minor updates.
This commit is contained in:
Oleg Kalachev
2025-08-27 00:09:42 +03:00
parent b21e81a68b
commit bf0cdac111
5 changed files with 75 additions and 362 deletions
Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files

46
docs/book/firmware.md
View File

@@ -1,8 +1,10 @@
# Архитектура прошивки
<img src="img/dataflow.svg" width=800 alt="Firmware dataflow diagram">
Прошивка Flix это обычный скетч Arduino, реализованный в однопоточном стиле. Код инициализации находится в функции `setup()`, а главный цикл — в функции `loop()`. Скетч состоит из нескольких файлов, каждый из которых отвечает за определенную подсистему.
Главный цикл работает на частоте 1000 Гц. Передача данных между подсистемами происходит через глобальные переменные:
<img src="img/dataflow.svg" width=600 alt="Firmware dataflow diagram">
Главный цикл `loop()` работает на частоте 1000 Гц. Передача данных между подсистемами происходит через глобальные переменные:
* `t` *(float)* — текущее время шага, *с*.
* `dt` *(float)* — дельта времени между текущим и предыдущим шагами, *с*.
@@ -15,18 +17,34 @@
## Исходные файлы
Исходные файлы прошивки находятся в директории `flix`. Ключевые файлы:
Исходные файлы прошивки находятся в директории `flix`. Основные файлы:
* [`flix.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/canonical/flix/flix.ino) — основной входной файл, скетч Arduino. Включает определение глобальных переменных и главный цикл.
* [`imu.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/canonical/flix/imu.ino) — чтение данных с датчика IMU (гироскоп и акселерометр), калибровка IMU.
* [`rc.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/canonical/flix/rc.ino) — чтение данных с RC-приемника, калибровка RC.
* [`mavlink.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/canonical/flix/mavlink.ino) — взаимодействие с QGroundControl через MAVLink.
* [`estimate.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/canonical/flix/estimate.ino) — оценка ориентации дрона, комплементарный фильтр.
* [`control.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/canonical/flix/control.ino) — управление ориентацией и угловыми скоростями дрона, трехмерный двухуровневый каскадный PID-регулятор.
* [`motors.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/canonical/flix/motors.ino) — управление выходными сигналами на моторы через ШИМ.
* [`flix.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/master/flix/flix.ino) — основной файл Arduino-скетча. Определяет некоторые глобальные переменные и главный цикл.
* [`imu.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/master/flix/imu.ino) — чтение данных с датчика IMU (гироскоп и акселерометр), калибровка IMU.
* [`rc.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/master/flix/rc.ino) — чтение данных с RC-приемника, калибровка RC.
* [`estimate.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/master/flix/estimate.ino) — оценка ориентации дрона, комплементарный фильтр.
* [`control.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/master/flix/control.ino) — подсистема управления, трехмерный двухуровневый каскадный ПИД-регулятор.
* [`motors.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/master/flix/motors.ino) — выход PWM на моторы.
* [`mavlink.ino`](https://github.com/okalachev/flix/blob/master/flix/mavlink.ino) — взаимодействие с QGroundControl или [pyflix](https://github.com/okalachev/flix/tree/master/tools/pyflix) через протокол MAVLink.
Вспомогательные файлы включают:
Вспомогательные файлы:
* [`vector.h`](https://github.com/okalachev/flix/blob/canonical/flix/vector.h), [`quaternion.h`](https://github.com/okalachev/flix/blob/canonical/flix/quaternion.h) — реализация библиотек векторов и кватернионов.
* [`pid.h`](https://github.com/okalachev/flix/blob/canonical/flix/pid.h) — реализация общего ПИД-регулятора.
* [`lpf.h`](https://github.com/okalachev/flix/blob/canonical/flix/lpf.h) — реализация общего фильтра нижних частот.
* [`vector.h`](https://github.com/okalachev/flix/blob/master/flix/vector.h), [`quaternion.h`](https://github.com/okalachev/flix/blob/master/flix/quaternion.h) — библиотеки векторов и кватернионов.
* [`pid.h`](https://github.com/okalachev/flix/blob/master/flix/pid.h) — ПИД-регулятор.
* [`lpf.h`](https://github.com/okalachev/flix/blob/master/flix/lpf.h) — фильтр нижних частот.
### Подсистема управления
Состояние органов управления обрабатывается в функции `interpretControls()` и преобразуется в *команду управления*, которая включает следующее:
* `attitudeTarget` *(Quaternion)* — целевая ориентация дрона.
* `ratesTarget` *(Vector)* — целевые угловые скорости, *рад/с*.
* `ratesExtra` *(Vector)* — дополнительные (feed-forward) угловые скорости, для управления рысканием в режиме STAB, *рад/с*.
* `torqueTarget` *(Vector)* — целевой крутящий момент, диапазон [-1, 1].
* `thrustTarget` *(float)* — целевая общая тяга, диапазон [0, 1].
Команда управления обрабатывается в функциях `controlAttitude()`, `controlRates()`, `controlTorque()`. Если значение одной из переменных установлено в `NAN`, то соответствующая функция пропускается.
<img src="img/control.svg" width=300 alt="Control subsystem diagram">
Состояние *armed* хранится в переменной `armed`, а текущий режим — в переменной `mode`.