用国产免费EDA软件手搓飞控硬件,并完成制板SMT一条龙!

Pixhawk研发至今已经有十余年了，它的底层构建得越来越强大，以至于现在大多数同学都是Pixhawk的应用工程师，专注于算法设计，业务开发。软件工程师和算法工程师，未来职业生涯和硬件嵌入式的交集并不多，但是对这些概念仍然有学习需求。基于这样的考虑，我用纯国产免费的软件把飞控原理图到PCB设计整个过程走了一遍，并打样贴片一条龙得到一块电路板，整个过程介绍了飞控硬件工程大部分概念。那么现在，我就和大家一起，手搓一个无人机飞控硬件

首先，我们要确定尺度，设计如下一款掌上无人机飞控，其中电装我们可以通过经验计算得到其参数

我们计划将成本预算控制在200元以内，并结合实际需求，按照行业主流方案来选配性价比高的元件，如处理器MCU型号，姿态测量元件，通信元件等。另外，为了调试程序，传输数据，我们需要设计SWD接口和UART接口。因为有减重需求，我们在这个过程中需要尽量挖掘MCU能力，减少元件数量。比如，我们用OTG-USB来直接驱动micro-USB接口，这里需要对数据手册做一些研究

一个完整的飞控电路包括若干子电路，电源电路，MCU最小系统电路，传感器电路，接口电路等。他们的设计有公开而成熟的方案，但是我们可以在设计过程中探索了解其原理。如下展示空心杯电机驱动电路采用MOSFET的工作原理

完成元件和接口的设计之后，我们用国产免费EDA(Electronic Design Automation) 软件来做原理图PCB设计，目前EDA设计软件市场由美国产品主导，工业软件自主化呼声越来越高

我们选用LCEDA软件做设计软件，它的专业版完全免费，并且背靠立创商城生态，常规规模板子设计研发完全够用，也算是对国内优质软件的一个支持

原理图是用标准符号表达电路连接关系的图纸，我们参考数据手册或搜索库中的封装库找到想要的元件符号，依次完成上述子电路连接，用LCEDA设计原理图

DRC校验，确认完成全部电路设计，接着我们放置元件封装并绘板，如下用LCEDA转到PCB设计页面并绘制

完成板图绘制之后，我们导出图纸并在商城下单打样

等几天板子就邮寄到手啦，为了省成本，这里我只打样了5块并贴了两个正面

背面的元件也比较少，可以找家手机维修店帮忙贴一下，如果工具齐全也可以自己贴

最后我们的飞控就完成了全部的硬件设计开发。接下来就是嵌入式软件开发工作，我没有放在这个硬件篇里面完成，后面打算再开一个嵌入式科普文介绍。考虑到当前硬件我们已经把SWD，串口预留好了。大家可以自行开发一下驱动软件，完成临门一脚，这部分网上资源也挺多。

这部分学习是概念认识的过程，最重要的是学习思路，而不是产品本身。这次做出来的验证机也只保留了基本功能，和市面上翻跟头，定点定高飞控比起来，完全不具备竞争力。另外，一个工业级飞控的开发，需要一定规模的团队，长期的迭代升级，并不是一两个人短期就能完成的。不过通过这次学习，希望各位朋友可以对硬件设计相关概念有个大致了解。也可以在这个基础上进一步设计自己所需的硬件，或是进一步了解和扩展pixhawk的硬件设计(https://github.com/pixhawk/Hardware)

篇幅所限，我们本文只概览了流程，其中详细的步骤，我录制了视频课。

• 视频课有哪些内容？
  视频课有7节课，包含飞控基本参数设计，元件选配接口设计，LCEDA软件操作简介，用LCEDA设计原理图，用LCEDA设计PCB，打样与SMT下单，最后一节课手贴背面元件。大部分课时5-10分钟，画原理图PCB两节课因为步骤比较多，时间稍微长一点。视频课都是mp4文件形式，亲测迅雷影音可以全部打开正常播放。另外我放了课程中画的原理图和PCB以供参考。注意，这个课程没有包含软件资源！
• 视频课的受众有哪些？

  新入行的硬件/嵌入式爱好者；对STM32，飞控硬件相关概念感兴趣想从零实践的同学；软件算法工程师，想要了解底层硬件设计概念的朋友

视频课已经放在某鱼二手交易平台上了。首先这个公众号主要目的还是推动国内飞控研发生态建设，考虑到这个课程只做了硬件设计，并不包含嵌入式软件部分，这里定价200多元。主要是希望收回这部分工作时间成本，以及各种视频剪辑软件会员的成本。这个价格相比于动辄上千的AI/机器人等科普视频课，还是比较良心的。三五个好友一起买一套，成本就降下来了。感兴趣的朋友可以某鱼平台搜索”santypilot糖罐”店铺，或是联系小助手微信”18640291459″购买

限于能力，如果介绍中有疏漏的地方还请您友善地提出建议和改进意见。各位读者粉丝朋友永远是我们团队创新创造的源动力。我们后续还会在保持Pixhawk原理解读，算法应用开发的基础上。继续推出硬件，嵌入式等飞控概念科普文章，目标是帮助大家构建知识体系，更快上手飞控研发工作。欢迎您继续关注！