自制MWC无人机飞控教程

MWC固件简介

MWC是MultiWii Copter的缩写，它并不是指硬件产品，而是开源固件。此固件的原创作者是来自法国的Alex，他为了打造自己的Y3飞行器而开发了最初的MWC固件(原创交流帖与官网的链接在最下方)。几年来经过许多高手的参与及共同努力，开发进度越来越快。现在MWC已经基本成熟，可以支持更广泛的硬件平台、外围设备及更多飞行模式，让运行MWC的飞控硬件成为国外开源飞控市场上占有率最高之一的产品。

 

MWC固件支持的硬件平台

MWC固件是用Arduino IDE来编写，支持Arduino发布的几种主要的AVR开发板Pro Mini/Pro Micro/Mega等，也可支持使用STM32的Arduino兼容平台，但STM32目前无法体现出任何性能与端口上的优势，所以仍以AVR为主流，成熟、够用且稳定。

 

MWC固件支持的外围设备

1 蓝牙调参模块 - 用安卓手机/平板电脑来调试参数（推荐使用）

2 OLED显示屏模块 - 可作为机载状态/参数显示器，也可搭配遥控器进行参数调试（不建议使用）

3 I2C-GPS导航板 - 328P飞控可通过它连接GPS，用于定点/自动返航以及航点飞行功能

4 GPS - 用于定点/自动返航

5 OSD - FPV必备，可显示飞控与GPS数据

6 数传模块 - APC2XX/Xbee/3DR Radio等，用于遥测功能

7 光流模块 - 用于定点飞行

8 声呐模块 - 用于低空高精度定高飞行

MWC固件支持的飞行器模式

下载最新的固件可支持以下飞行器模式，可自由在源代码中选择所需的模式并上传到飞控。

◆GIMBAL - 独立的云台稳定器（非飞控用途）

◆SINGLECOPTER - VTOL单轴

◆BICOPTER - 2轴阿凡达飞行器

◆Tricopter - Y型3轴

◆QUADP - 经典4轴＋模式

◆QUADX - 4轴×模式

◆Y4 - Y型4轴

◆Y6 - Y型6轴

◆HEX6 - 6轴＋模式

◆HEX6X - 6轴×模式

◆OCTOX8 - 8轴×4模式

◆OCTOFLATP - 8轴水平＋模式

◆OCTOFLATX - 8轴水平×模式

◆FLYING WING - 飞翼

◆VTAIL4 - V型尾翼4轴（飞行方式同×模式，转向更灵活，主要作为固定翼来飞行）

◆AIRPLANE - 固定翼

◆HELI_120_CCPM - 直升机/120°倾斜盘，开发中，不建议使用

◆HELI_90_DEG - 直升机/90°倾斜盘，开发中，不建议使用

 

MWC固件对遥控器的规格要求

◆MWC需要至少4通道，但4通道遥控器无法切换飞行模式，强烈推荐6通道以上并带有至少两个开关通道

◆需具有子微调(Sub Trim)及通道行程(ATV)调整功能

◆需支持固定翼模式(无混控模式)  CRIUS SE标准版飞控用于多轴飞行器时可实现以下基本功能

◆ACRO（无自稳，与KK类似）

◆自稳

◆定高

◆锁定航向

◆HeadFree(无头模式，MK称"CareFree"，ACM称"Simple")

可通过遥控器开关通道指定为几项基本功能的组合，例如:

自稳＋定高＋锁定航向，可短时间脱控；

自稳＋定高＋锁定航向＋定点悬停*，可完全脱控

自稳＋定高＋锁定航向＋自动返航*

带有*表示需要连接I2C-GPS导航板与GPS接收机，可以另咨询

 

MWC飞控N年历史了，玩过航模的很多都做过，成本不高，制作简单，稳定性挺好，设置方便，易于上手等不少优势注定这款飞控对新手来说经久不灭啊！百度搜索教程虽然也不少，但没有几个系统的详细的，如果一点不懂的小白，要费很大功夫整理才能摸索出来。

这款飞控支持很多模型：三轴、四轴、六轴、八轴、单旋翼、双旋翼、固定翼、V尾、甚至云台等，都支持！这里就整理了常用的四轴无刷、四轴有刷、固定翼固件。鉴于很多重复的设置，这三样一块写，想做的仔细看，注意代码修改和接线区分就行了。末尾附件也有修改好的三种代码，各位可以测试下，我们用的是pro mini 328p和gy521最低配置，这种DIY的飞控练手玩玩即可，再贵了真不如买成品了，成品有大把的好飞控。

    教程最下面有需要用到的所有工具下载！

一、焊接模块

就两个模块，焊接只需要简单接线就行，下面把各种飞机的接线上图，按照图示接好线就行。

有刷电机的正极直接连动力电池，负极连MOS管，还有有刷电机尽量并联104电容和二极管，图中没画，当时忘了。

二、刷固件
刷固件我用的是CH340，另外也可用PL2303引出了DTR（Data Terminal Ready数据终端就绪，表示终端设备准备好了可以接受数据）接口，一般的串口模块也能刷，不过必须要把握时间重启。我有修改过的模块没用过其他的，没手动重启过，具体怎样手动重启，这个去百度下吧，应该也很多。CP2102我也有，不过不好用，就没用。
CH340和PL2303很便宜，不过一般买回来是没有DTR接口的，这个芯片有这个接口，一般没引出而已，我百度下了引脚定义，引出了DTR。这样直接连接PRO MINI 328P就行，不用重启，CH340或PL2303驱动请自行百度。具体引出效果看下图：

 

这样分别连上 5V-VCC   GND-GND   RX-TX   TX-RX   DTR-DTR，一共5根线，连好就可以刷固件了。

刷固件图：

 

 三、电脑安装所需要的编程软件JAVA和arduino
附件的工具中有JAVA和arduino安装程序，32位系统和64位系统的程序都有，注意区分安装即可，这里就不详细说了。先安装JAVA再安装arduino。

1.下 载arduino的软件，在http://arduino.cc/hu/Main/Software

2.解压缩上面的包，运行arduino.exe，查看配置一下自己的sketch目录

3.用USB线把Arduino nano连上PC之后（或者用USB to TTL模块插入PC的USB口之后），应该会“发现新硬件”

4.在arduino中找一个Blink的sample，选择正确的端口和arduino板，编译上传，你可以发现Arduino nano就按照程序的指示，一闪一闪

5.下载最新版本的MWC固件，在http://code.google.com/p/multiwii/downloads/list

6.解压到arduino的sketch目录

7.重新打开arduino，打开MWC的sketch

8.以上几步有问题的，请查找arduino的入门介绍资料。

四、arduino设置MWC飞控

下面连接中有修改好的，可以省略修改步骤直接刷到mega328用，也有官方原版的2.3和2.4程序。由于当时用2.4固件时不正常，修改好的全是2.3版本的，一样用。

（一）MWC程序的概况

首先我们从整体上了解一下MWC程序的概况，MWC 程序开源，但是并不简单。它里面的内容不单单针对四旋翼，而是涵盖了小型无人机中几乎所有的内容，四轴，八轴，直升机，阿凡达等等。

研究程序的意义就不多说了，喜欢某种硬件的可以看看硬件程序；喜欢算法的可以研究其导航算法， 控制算法；喜欢应用的可以在此基础上附加功能等。简而言之就是任何方面的爱好者都可以各取所好。这里分析的内容基于 MWC2.3 版本（2.4 版本已经放出，但并非稳定版本），希望能对爱好无人机及开源的朋友提供一些参考内容。自己也“趁机”整理一下所学内容。

大家对四旋翼比较有兴趣，因为其是八旋翼等的基础，同时比较容易入手，不会像直升机那样机械结构比较复杂。

MWC2.3 版本改动内容比较大，

2.3 文件个数增多，结构更加合理。2.3 版本之前文件数更少，很多声明和函数都积压在一个文件下。以 MultiWii.cpp 和 MultiWii.h 为例，.h 文件定义大量重复使用，多文件使用的变量和结构体，使得 cpp 文件可读性提高。

2.3 版本当中每个文件都有相应的作用，知道文件的作用对于分析算法，寻找变量，修改算法等都有着比较重要的意义。

MultiWii 文件中包括重要参数声明和初始化，main 函数

GPS 文件中包含不同硬件下，不同模式的导航算法

IMU 文件中包含姿态算法，以及涉及到传感器部分的功能算法，如 baro 定高算法等

Output 文件中涉及到输出表格，即将控制算法计算值转换为 PWM 波输送给电调控制电机响应。RX 文件中涉及到接收并处理由接收机传回的遥控器信号。

Config 文件对整个软件系统进行配置，包括无人机模型类型，传感器类型，控制算法类型等内容。这个文件是了解和使用 MWC 的关键文件之一。

def 文件对程序中进行判断的标志进行定义。从该文件中可以了解到整个结构框架。

了解 MWC 各个文件的作用是必要的，尤其对于想要分析算法的朋友来讲。这样会省去很多的麻烦。

（二）MWC程序代码的修改步骤
修改的具体步骤按以下图示一步一步操作就行，有需要注意的地方我会说明：

 

如果是固定翼要修改下这里

如果是有刷四轴要修改下这里。

这里是调整舵机方向的，比如用在固定翼上时，舵机的左右摆动不对，可以修改这里。
哪项不对，就改哪项的符号（X或Y前面的负号），例如发现 ACC里PITCH方向不对，那就把上面的accADC[PITCH]  = -Y改成accADC[PITCH]  = Y，其他同理。

 

修改完保存后验证一下，如果有改的不对的地方，软件会有提示！
验证通过后就可以准备刷固件了。

 

五、GUI调试MWC飞控
固件刷完，等待重启，然后打开附件中MultiWii_2_3(***) \ MultiWiiConf文件夹，里面有各系统的调试软件，按自己电脑系统打开就行。

  

不要接电调，也不要装上四轴，把已经上传好软件的飞控板，插上USB接口，再打开MultiWiiConf（MultiWiiConf_2_0.exe），选择飞控板对应的串口，按一下Start，传感器数据就应该出来了。见软件的左下方和下方图表。这一步不正确者，请检查代码和传感器连线。

 

此时晃动遥控器的摇杆，右上方的控制区相应的数值应该是跟着相应变化的，如果变化的方向反了，请修改遥控器的设置，如果是搞错了通道，那就要检查一下焊接了。

最初的调试要解决几个问题：传感器姿态和遥控器行程

 

观察右下方的ROLL、PITCH和3D模型，他们应该是和你手上的飞控板的姿态是一致的，如果是这样：

（1）短时间内：晃动ROLL横滚，但PITCH俯仰发生变化，是GYRO_ORIENTATION的ROLL和PITCH错了交换。

（2）短时间内：晃动ROLL或者PITCH，相应的姿态是变化了，但反了，那是GYRO_ORIENTATION的ROLL或者PITCH的正负符号错了。

（3）短时间内没问题，但保持一个姿态一会儿ROLL或者PITCH发生异常，那是ACC_ORIENTATION写错了，参照以上两点修改。

（4）因为用的是MPU-6050，加速度传感器和角速度传感器是固定的，因此，不需要做任何代码修改，只要把你的线路板的“正前”定义好就行了。

 

 不接电机，仅通过电调给飞控板供5V电，USB转串口数据线接到飞控板上，打开遥控器，飞控板通电。再打开GUI调试窗口，摇动手柄，看这里的油门通道（ＴＨＲＯＴＴＬＥ）、方向通道（ＹＡＷ）、升降通道（ＰＩＴＣＨ），副翼通道（ＲＯＬＬ）的最高值，最小值和中立点值。要求各通道最小值小于1100，最大值大于1900，中立点1500+-10。达不到这个要求，请调节遥控器的通道行程设置ATV（EPA），120-125%，及微调中心点或SUB TRIM，来达到以上要求。

 MWC 通道检查

 MWC 通道低值

      

     

   MWC 通道高值

    如果不能满足这个要求，就得改动原程序了，一般多数是最大值不能满足要求，在1850-1900之间，用Arduion打开原程序，

在主程序模块里用Ｆind命令找到这里，

 MWC 原程序解锁门限

把MAXCHECK 1900 改为1850 ，重新给板子写程序，不到10秒钟的事，呵呵。

各通道的正反向一般是，油门最低，方向最左，升降最下，副翼最左，此时各通道对应最低值，小于１１００。经过这些调整，板子的解锁、闭锁，各通道正反向及中立点就没问题了。

 

开启MWC飞控自稳模式。

    不开启自稳模式，那就和KK没区别了。如果没有接飞控5通道，这里就设置为 

用鼠标直接点亮那个方块，再点击  

，写到飞控的EEPROM里。表示任何时候都开启自稳。

    如果接的是2段开关，设置为  ，表示在开关低高位开启自稳。接的是3段开关，

就设置为全亮，表示在开关低中高位开启自稳。下面的依次为BARＯ气压定高MAG

磁定向 云台舵机，快门等功能，设置方法与自稳功能类同。

  

  

 5、在GUI里通过点击  ，初步校准ACC。方法是尽可能水平放置飞控板，点击CALIB_ACC，几秒后，ACC ROLL和PITCH值归零，Z 值回到500（BMA180）或250（BMA020）或200（NK，鸡腿），此时板子左右前后倾斜超过15度左右，那个状态指示灯闪动，说明ACC初步校准好了。还有，那个状态指示灯闪动时候，是不能解锁和闭锁的。也说明此时板子未水平或未校准ACC。

     6、第一次试飞前，陀螺和加速度传感器（GYRO & ACC）一定要校准。方法是：四轴尽可能地上水平放置，打开控，飞控板通电，不要动四轴，在最初的几秒里，飞控板有个自检过程，这个时候晃动四轴，可能导致自检不成功，状态指示灯会一直闪亮，不能解锁。

待自检完成后，那个灯停止闪亮，控油门最低，方向最左，升降最下，稍等，指示灯闪亮，陀螺校准完成；接着油门最高（注意，现在飞控未解锁哦），方向最左，升降最下，稍等，指示灯闪亮，加速度校准完成；

     7、以上准备工作完毕，可以解锁试飞了。MWC飞控1.8版本后解锁有2种方法：一是油门最低，副翼最右；二是油门最低，方向最右。解锁后，状态指示灯常亮，推油试飞吧。

     8、仔细调整通道微调和PID参数，使四轴可以平稳悬停

飞起来后，还得仔细调整方向、升降、和副翼通道的微调，尽量使四轴可以保持平稳悬停。如果微调到头还不行，就得重新校准ACC。这里有个窍门，四轴往哪个方向偏，校准ACC时，把四轴在那个方向略垫高些。

MWC飞控源程序默认的PID参数不一定适合你的四轴，还得根据你的四轴仔细调整。我的经验是，四轴轴距大于300mm，ROLL、PITHCH、LEVEL等P参数可以调大些。

 

四轴按此图设置：

 

 

固定翼按此图设置：

 

 

另外此软件的使用说明看下面几张图：

 

 

 

下面链接中还有MWC程序的中文注释，想深入研究不懂英文的可以按照注释研究下。教程到此结束。

 

1. MWC 程序最新版本，附带对应的GUI设置程序

http://code.google.com/p/multiwii/downloads/list

2. Arduino 编辑和上传程序的必备工具

http://arduino.cc/en/Main/Software

3. FTDI USB转TTL工具驱动

http://www.ftdichip.com/Drivers/VCP.htm

4. MWC GUI程序需要JAVA虚拟机支持，可前往JAVA官网下载

http://java.com/zh_CN/download/manual.jsp?locale=zh_CN

5. RCGruop论坛的MWC帖，最新消息及讨论   http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1261382

http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1340771

6. MWC官网，DIY指南、常见问题解答及官方论坛

http://www.multiwii.com/

7.工具及软件网盘打包

http://pan.baidu.com/s/1i4JgD97 密码：zz6w

 

备注：PID调参和蓝牙模块的教程后续再出。

最后感谢诸位网上MWC教程的写作者，一些引用之处万分感谢！