代码收藏家 硬件廉价自主无人机系统：基于F4/F7/H7飞控硬件与PX4固件的实现
前言
穿越机F4/F7/H7飞控是一系列采用stm32系列F4xx和F7xx处理器的飞控的统称，是目前穿越机爱好者非常喜欢使用的飞控硬件，其价格也非常便宜180～410。
而px4则是一款常见的开源飞控固件，是自主无人机系统开发中非常常用的飞控固件。但是其对应的硬件往往都比较贵，即使是早期的pixhawk版本也要600+。
如果要开发一款廉价自主无人机系统，那么采用F4/F7/H7飞控硬件配合px4飞控固件是一种非常好的组合，但是需要很多的修改才能实现。
本系列文章将一步一步的通过修改F4/F7/H7飞控硬件和px4飞控固件、并搭载一些必要的设备，搭建一套廉价自主无人机系统。
飞控硬件选择
生产F4/F7/H7飞控硬件的厂家很多，也有一些自制的硬件。不论是F4、F7还是H7飞控，他们的处理器一般都是stm32f4xx和stm32f7xx。而px4固件本身除支持标准的pixhawk系列外，还支持一些其他厂家的飞控固件，其中F4系列中被比较好支持的是omnibus f4 sd系列， F7和H7系列中支持比较好的是holybro的kakute F7和H7系列飞控。
对于F7和H7，目前F7只能买到F7 mini（300+），H7则都可以买到（400+），推荐买H7系列。
对于F4，选择则非常多，但是也有很多坑。
首先，购买时一定要看是否是omnibus F4，否则不保证能成功。
而对于支持omnibus F4的飞控中，还要避开的大坑就是传感器。很多商家卖的F4飞控版本非常多，常见的有：F4 pro v2，F4 v3，F4 v3s, F4 v3 plus。其实版本不是很重要，但是重要是以下两点：1. IMU，2. 气压计。
IMU
这个是个巨坑！购买时千万不要只看网页说明，要问店家要实物图片看。F4支持的IMU很多，包括：MPU6050，L3G4200D，MPU3050，L3GD20，MPU6000，MPU6500，MPU9250，ICM20601，ICM20602，ICM20608G，ICM20649，ICM20689，ICM42605，ICM42688P，BMI160，BMI270，LSM6DSO。而px4的omnibus f4固件支持的IMU则包括：MPU6000，ICM20602，ICM20608G，ICM42670，ICM42605，ICM42688P等。可以看到，交集挺多，但是目前我只遇到这MPU6000和ICM20608g/IC268g这两种px4固件支持且F4常用的IMU。尤其注意F4 V3 plus这个版本，一定要和店家确认用的是不是mpu6000，我买的用的都看不出来是哪款IMU，估计是bmi280，px4不支持！！！
气压计
许多F4飞控没有气压计！！！这个一定要注意！
主要看硬件参数就可以，F4常用的气压计型号为bmp280。所以只要包含这个，就有气压计。
GPS和电子罗盘
另外，要实现自主飞行，F4/F7/H7系列还缺少的就是电子罗盘，而常见的解决方案就是北天GPS出品的BN880模块，该模块既有GPS还有一个常见的电子罗盘芯片HMC5883。有了这两个，就可以实现有GPS下使用auto mission进行飞行了。
推荐购买：
目前淘宝上能买到的可用的是F4 pro V2这个版本的飞控（截止2022年5月10日），这个搭载的IMU是IC268g（ICM20608g）；holybro的kakute H7/H7 mini以及F7 mini，搭载MPU6000。
固件更新
一般F4/F7/H7购买时都可以选择刷好了固件，但是可选的固件是不包含px4的。这里推荐选择让店家默认刷betaflight的固件，也就是BF固件。
然后就可以利用betaflight configurator来实现刷px4固件了。
betaflight configurator的下载链接如下：
下载后，为了刷px4固件，则需要先给飞控刷上bootloader。这里可以先刷上官方的bootloader，链接为：
由于这个bootloader很老了，所以如果默认用这个，在后期修改px4固件代码并编译后再刷固件后，可能会在Qgroundcontrol上遇到以下错误：
Fail: No CPU load information这是因为bootloader和px4固件不匹配的原因，方法也很简单，就是更新bootloader。
F4/F7飞控更新bootloader
对于F4飞控的bootloader刷机的方法如下：
https://docs.px4.io/master/en/advanced_config/bootloader_update_from_betaflight.htmlhttps://docs.px4.io/master/en/advanced_config/bootloader_update_from_betaflight.html首先就是下载bootloader的代码：
git clone --recursive https://github.com/PX4/Bootloader.git
cd Bootloader
make <target> upload # For example: omnibusf4sd_bl or kakutef7_bl完成编译后，可利用betaflight configurator进行bootloader的刷机。
H7飞控更新bootloader
对于H7飞控的bootloader刷机的方法如下：
https://docs.px4.io/master/en/advanced_config/bootloader_update.htmlhttps://docs.px4.io/master/en/advanced_config/bootloader_update.html直接在飞控固件里进行编译，并利用QGroundcontrol进行bootloader的更新即可。
利用以上方法更新bootloader后，接可以编译固件了。固件的下载地址为：
https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.githttps://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git默认编译和上传如下：
make omnibus_f4sd_default upload如果更新bootloader和固件后，仍然有no cpu load information的提示，也可以用暴力的方法解决。
这个问题的核心就是preflight check里需要保证飞控的cpu负载不要过高，默认设置是90%以下才能解锁。所以暴力的方法就是不让飞控检查cpu负载即可。方法如下：
在QGroundControl里的vehicle setup里，在parameters下面搜索COM_CPU_MAX，并把这个值设置为-1，即为不检查cpu的负载了。
如此设置后，无人机就不会继续报no cpu load information的错误了。
参考链接：
- Omnibus F4 SD：https://docs.px4.io/master/zh/flight_controller/omnibus_f4_sd.htmlhttps://docs.px4.io/master/zh/flight_controller/omnibus_f4_sd.html
- holybro kakute F7：https://docs.px4.io/master/zh/flight_controller/kakutef7.htmlhttps://docs.px4.io/master/zh/flight_controller/kakutef7.html
- holybro kakute H7：https://docs.px4.io/master/zh/flight_controller/kakuteh7.htmlhttps://docs.px4.io/master/zh/flight_controller/kakuteh7.html
- bootloader编译：https://docs.px4.io/master/en/advanced_config/bootloader_update.htmlhttps://docs.px4.io/master/en/advanced_config/bootloader_update.html
- 刷bootloader：https://docs.px4.io/master/en/advanced_config/bootloader_update_from_betaflight.htmlhttps://docs.px4.io/master/en/advanced_config/bootloader_update_from_betaflight.html以及https://mbot1.blog.csdn.net/article/details/106988811https://mbot1.blog.csdn.net/article/details/106988811
- 更新bootloader：https://docs.px4.io/master/en/config/firmware.html#bootloaderhttps://docs.px4.io/master/en/config/firmware.html#bootloader
