四軸飛行器(四旋翼飛行器)是近比較火的一種機電類設備，應用范圍很廣，從科技競賽到航拍、偵查，隨處可見四軸飛行器的身影。作者根據自己參加競賽的實踐經驗編寫了本書，引領讀者DIY四軸飛行器。 本書以TI公司的MSP430F5為控制器，首先簡要介紹了四軸飛行器的歷史，給出了四軸飛行器的組成部分及各部分的功能，接著介紹MSP430F5及Flappy430硬件、MSP430開發環境和編程方法、MSP430功能模塊和四軸坐標系，然后詳細講述四軸飛行控制——卡爾曼濾波/四元數法，以及安卓程序的開發，后講解了四軸飛行器的實際使用及操作要點。
本書以TI公司的MSP430為控制器，首先簡要介紹了四軸飛行器的歷史，給出了四軸飛行器的組成部分及各部分的功能，介紹介紹MSP430F5及Flappy430硬件、MSP430開發環境及編程方法、MSP430功能模塊和四軸坐標系，然后詳細介紹四軸飛行控制——卡爾曼濾波/四元素法，以及安卓程序的開發，后講解了四軸飛行器的實際使用及操作要點。
黃和悅,男，西安電子科技大學，碩士。多次參與本科生的競賽培訓及工程實訓，曾編寫了DSP-C2000系列的教程及PPT應用于本科生的工程實訓，在實踐中取得了不錯的效果。
第1章 四軸飛行器概述1
1.1 四軸飛行器的歷史1
1.2 四軸飛行器的現狀、應用及微型化2
1.3 四軸飛行器的力學原理及控制框圖6
1.3.1 四軸飛行器的力學原理6
1.3.2 四軸的坐標及控制知識初步8
第2章 四軸飛行器的組成及各部分功能9
2.1 四軸飛行器組成概述9
2.1.1 2.4 GHz遙控器及接收機9
2.1.2 藍牙/WiFi等遙控器及接收機10
2.1.3 姿態檢測單元10
2.1.4 處理器11
2.1.5 調試器11
2.1.6 電機驅動及電機11
2.2 遙控器12
2.2.1 2.4 GHz遙控器12
2.2.2 藍牙/安卓遙控16
2.3 電機及驅動18
2.3.1 無刷電機及電調18
2.3.2 有刷電機及驅動電路21
2.4 機架23
2.4.1 大四軸飛行器機架23
2.4.2 微型四軸飛行器機架24
2.5 電池24
2.6 飛控25
第3章 MSP430F5簡介及Flappy430硬件27
3.1 MSP430F5系列介紹27
3.2 Flappy430學習板介紹29
3.3 PCB布線心得34
3.4 硬件實物圖及基本使用34
3.5 配套資料及學習微處理器的順序37
第4章 MSP430開發環境及編程方法38
4.1 IAR安裝及使用38
4.1.1 軟件及仿真器安裝38
4.1.2 Flappy430軟件驅動及串口通信軟件40
4.2 IAR的使用和調試43
4.2.1 IAR的界面43
4.2.2 新建一個工程并調試44
4.3 Flappy430程序介紹及學習板的使用48
4.3.1 新建Flappy430飛控工程48
4.3.2 Flappy430學習板的裝配及使用50
4.4 MSP430F5編程介紹55
4.4.1 頭文件56
4.4.2 庫函數58
4.5 C-430的特性及編程風格59
4.5.1 C-430的數據類型59
4.5.2 位帶操作，常用語句形式59
4.5.3 自寫函數的接口規范60
4.5.4 中斷系統架構和中斷函數寫法60
4.5.5 分離式源文件、頭文件的組織64
第5章 MSP430功能模塊及四軸坐標系66
5.1 時鐘系統66
5.2 數字IO口71
5.3 端口映射(Portmapping)功能76
5.4 定時器Timer78
5.5 PWM波83
5.6 串口USCIA_uart87
5.7 藍牙/PC上位機及反饋測試93
5.7.1 PC上位機通信協議93
5.7.2 藍牙通信協議95
5.7.3 上位機測試四軸反饋98
5.8 陀螺儀、加速度計及磁強計100
5.8.1 陀螺儀100
5.8.2 加速度計ADXL345108
5.8.3 磁強計109
5.8.4 LSB概念及分析112
5.9 PID算法及機體坐標系初步分析113
5.9.1 PID算法的構造分析113
5.9.2 四軸機體坐標系的構建115
第6章 四軸飛行控制——卡爾曼濾波/四元數法122
6.1 傳感器中立點122
6.2 基于卡爾曼濾波的姿態計算方法125
6.3 卡爾曼濾波法分析及測試136
6.3.1 積分限幅及數據類型選擇136
6.3.2 算法效果測試138
6.3.3 轉換系數/LSB與傳感器更換分析140
6.3.4 算法loop周期的優化141
6.4 PID調節器的構造及分析142
6.4.1 PID算法各項的構造142
6.4.2 PID算法各參數的整定144
6.4.3 磁阻鎖定及Yaw軸反饋145
6.5 四元數算法的介紹及應用149
6.5.1 四元數算法介紹149
6.5.2 四元數算法的程序及實際應用153
6.5.3 測試及分析158
6.6 MWC飛控算法簡介159
第7章 安卓程序簡介164
7.1 安卓系統簡介164
7.2 安卓遙控器開發165
第8章 四軸飛行器實際使用及操作175
8.1 四軸飛行器起飛前的調校175
8.2 四軸飛行器在飛行中常見問題的解析178
附錄A Flappy430 PCB圖181
附錄B Flappy430整體原理圖182
附錄C 本書資料下載183
參考文獻184
