Crazepony2硬件经验总结
作者： 球深
系统电源
- 市面上所有的航模动力电池，都是3.7V的标称值，比此电压高的电池，都是几个3.7V的电池串联起来的
- Crazepony2代采用了一节动力电池，电池电压是3.7V，而系统所有芯片都要求是3.3v供电。3.7V到3.3V只有0.4v的压差，我们考虑过采用低压差的LDO稳压芯片输出，但是要知道，四个空心杯电机转起来以后，瞬间电流能达到3A，此时电池电压会被拉低到一个LDO无法正常工作的值，于是我们后来放弃了直接将电池接到LDO稳压芯片上，而是在中间采用一个过渡的电路：一个DC-DC的升压电路，首先将电池电源升到5V左右，再接入LDO芯片
锂电池充电管理
- 锂电池充电这一块，采用的是 LTC4054，外部电路简单，一个电阻R1作为充电限流电阻，充电电流最大可达600mA，充电电流计算公式：IBAT =(VPROG /RPROG)*1000。
- R3作为充电指示灯的限流电阻，选择几百欧姆就行了。当充电进行中，引脚STR常低，充电结束时，STR拉高。对应的状态就是：充电时，CHG灯常亮，充电完成，CHG 灯灭。
电机
- 无刷电机的操作相对来说是比较麻烦的，而有刷电机就是我们小时候玩的四驱车上的那种电机，接上电就能猛转，反着接它就反着猛转，就是这么简单。
- Crazepony2代使用的是有刷空心杯电机，所以电机的控制属于有刷直流电机控制。相对于无刷电调来说要简单很多，所以电调我们就默认指无刷电机的电调，而这里只用电机驱动来代替。Crazepony2代采用的是有刷空心杯高速电机，转速在3W转/分钟左右。要驱动有刷电机，很简单，只需要将信号的驱动能力增大，就能驱动有刷电机了。在这里，我们选择的是场效应管，即MOSFET。通常的场效应管完全导通时，源漏极电阻都是mΩ级别的，即它自身的耗散非常小。用它做为驱动管再合适不过了。最终选择了一个SOT23封装的,导通电压Vgs<4v的场管（SI2302）,结果表现出了很好的驱动性能。
- 每个场效应管接一个大电阻下拉，目的是为了防止在单片机没接手电机的控制权时，电机由于PWM信号不稳定开始猛转。接一个下拉电阻，保证了场管输入信号要么是高，要么是低，没有不确定的第三种状态。那么电机也只有两种状态，要么转，要么不转。主控输出的是PWM波形，用于控制场效应管的关闭和导通，从而控制电机的转动速度。这就是crazepony电机驱动的原理。
2.4G
- Crazepony2代在选择通信芯片上，继续延用了Crazepony原有的通讯模块— NRF24L01+。
- 在天线方面的选择上，我们将原有的陶瓷天线换成板载天线布局在机身上，使得整体看起来更干净更美观。
USB串口模块
- 使用USB串口芯片CP2102实现，使用该USB接口实现4个功能：固件下载，充电，串口调试信息，上位机通信。
- 这里重点介绍通过USB接口进行固件下载，这涉及到STM32的三种启动模式，可以下面的表格给出：
| BOOT1 | BOOT0 | 启动模式 | 描述 |
|---|---|---|---|
| x | 0 | 从用户闪存启动 | 正常工作模式 |
| 0 | 1 | 从系统存储器启动 | 厂家设置用 |
| 1 | 0 | 从内置SRAM启动 | 这种模式用于调试 |
- BOOT0=0，从用户闪存启动，就是指从用户烧入STM32的Flash的固件启动。
- BOOT0=1，BOOT1=0，从系统存储器启动。系统存储器是指STM32出厂时就带有的一小段程序，相当于出厂时内置的Bootloader。这段程序可以从串口接收数据，并且烧入到用户闪存中。这就是从USB接口进行固件下载的原理。这种下载固件方式一般叫做串口ISP下载。
-
BOOT0=1，BOOT1=0，从内置SRAM启动。暂时不清楚该启动模式的原理。
- Crazepony2代使用的STM32F303CCT6型号芯片，BOOT0为第44号引脚，BOOT1为第20号引脚（该引脚被复用为普通GPIO口PB2）。
- ISP是在系统编程的英文缩写（In-System Programming）。简单的说，可以不用插拔芯片，也不需要编程器，就可以在你的目标应用板（有单片机的电路板）上直接编程，作程序改动调试。
- Crazepony2代支持SWD在线程序调试接口和串口ISP程序下载两种方式。SWD调试接口可以使用编译调试器（也就是JLink或者STLink）在线对程序进行仿真、调试、下载，这对开发人员来说是很方便的，缺点就是需要额外的调试器（JLink或者STLink）以及PC端软件（Keil）来支撑。串口ISP下载方式，只需要STM32的UART1的两个数据线，就能将编译生成固件（如HEX或者bin文件）烧写进单片机，不足之处是不能仿真调试程序。
- 那么在机身上集成一个USB串口协议转换芯片，那么就能够直接用一根Micro USB的数据线（就是现在统一的安卓手机数据/充电线）对飞机进行固件（HEX）升级了，这种方式真是太棒了。
- 有了USB串口转换，那么我们的飞机和PC之间通信就有了必要的硬件基础。机身和外部的有线接口就只要一根安卓手机的标配数据线micro USB线。它既是充电线，也是调参、烧写固件的数据线。
WIFI图传模块
- 为了让Crazepony2代能跟上智能机泛滥的步伐，同时也是为了增加它的适应性，我们决定将原来的蓝牙模块更换成WIFI图传模块，板子上预留接口供WIFI模块焊接，通讯方式为串口通讯。
- 有了WIFI图传模块，用户就可以用手机控制我们的Crazepony2代了，还能实时看到图传画面，增加了不少可玩性。同时我们的APP集成了大多数航模应有的功能，详细见APP介绍。
- Crazepony2代的主要硬件介绍到这里就告一段落了，大部分硬件原理跟Crazepony1相同，也已经详细介绍过了，有兴趣的同学可以自行前往查看。硬件设计过程中肯如有不足和漏洞，希望广大读者指正，我们一定会积极接受意见并作出修订，希望把Crazepony这个系列做得更加完善，更加稳定，给这片土地上的广大爱好者提供丰富的资料和开发经验。
