F405飞控（含1、2、3代），欢迎讨论！

一个自制的F4飞控，采用STM32F405 MCU，并基于开源的固件设计。

【Ⅰ&Ⅱ代区别请见下文【2-4 Ⅰ&Ⅱ代对比】】

时刻提醒自己初心：开源，降低新手入坑经济成本。

复刻时问题较多，约90~95%失败案例来自于焊接有误，约5%来自于元器件损坏。

----------------------------------------------【Ⅰ代飞控】----------------------------------------------

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【1-1 V1代飞控简介】

详细设计与开源借鉴: 飞控设计主要借鉴了MATEKF405CTR开源固件，但根据成本和可用性将陀螺仪更换为MPU6500，并对原理图和PCB进行了详细的分析与优化。
多功能硬件配置: 该飞控具备五路UART串口、OSD（AT7456E）、气压计（BMP280）、SBUS反向电路、USB Type-C接口、2S-9S宽电压供电支持，以及多种外设接口（如GPS、LED、蜂鸣器等），功能全面。
制作过程与挑战: 从PCB四层板设计、手工焊接过程（包括锡桥处理、元器件布局考虑）到固件烧录和CLI配置的全过程，并提及了焊接时的挑战和技巧。
成功试飞与效果反馈: 经过详细的配置和校准，飞控成功试飞，飞行手感虽与最新固件略有差距，但总体效果尚可，并展示了实际飞行片段。
优化建议与未来规划: 对现有设计提出了多项优化建议，如晶振和二极管封装的缩小，增设9V BEC，以及黑匣子存储方式的成本优化，并继续迭代F4飞控，并着手设计F7飞控，持续开源分享。

【1-2 快问快答】
1.  问: 为什么选择MPU6500而不是官方板子常用的MPU6000陀螺仪？
      答: 选择MPU6500主要是因为其成本更低且与MPU6000在封装和引脚上兼容，可以在不大幅修改设计的情况下降低硬件成本。
2.  问: 自制飞控在焊接和配置过程中有哪些常见的难点或注意事项？
      答: 焊接难点包括防止锡桥（尤其是小尺寸元器件）、使用合适的烙铁头（如刀头）、以及确保焊盘无虚焊。配置方面，需要根据自己的硬件修改CLI命令中的引脚定义（如LED、蜂鸣器、PWM输出），并进行加速度计校准以确保飞行灵敏度。
3.  问: 未来对这个飞控项目有哪些改进计划，以及会开源哪些资料？
      答: 计划优化晶振和电源保护二极管的封装尺寸，将成本较高的SD卡黑匣子替换为更经济的Flash存储，并进一步迭代优化F4飞控。所有固件、CLI命令、原理图、PCB文件等都会发布到立创开源广场和GitHub上供大家参考和复刻。

【1-3 名词速查】
MCU (Microcontroller Unit): 微控制器单元，是飞控的核心处理器，这里使用的是STM32F405RGT6。
MPU6500: 一款六轴MEMS惯性传感器，集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计，用于飞控姿态感知。
OSD (On-Screen Display): 屏幕显示系统，用于在视频传输中叠加飞行数据到屏幕上，这里使用的是AT7456芯片。
CLI (Command Line Interface): 命令行界面，飞控固件提供的一种文本交互方式，用于配置飞控的各项参数和引脚定义。
DFU (Device Firmware Upgrade) Mode: 设备固件升级模式，一种特殊的启动模式，允许用户通过USB接口向MCU烧录固件。
SPI (Serial Peripheral Interface): 串行外设接口，一种同步串行数据传输标准，常用于微控制器与传感器、存储器等外设之间的高速通信。
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter): 通用异步收发传输器，一种异步串行通信接口，常用于微控制器与GPS、接收机等设备通信。

【1-4 项目总览】

设计依据与核心器件
基于MATEKF405CTR固件进行飞控设计，MCU选用STM32F405RGT6，陀螺仪为MPU6500，气压计BMP280，OSD芯片AT7456。详细分析了参照板子的引脚定义、CLI配置，为后续原理图绘制打下基础。

原理图绘制详解
围绕MCU展开原理图设计，包括小系统、启动模式设置。详细介绍了MPU6500、蜂鸣器、接收机（S.BUS反向电路）、BMP280（I2C上拉修正）、OSD以及USB和电池电压ADC分压等外设电路的设计细节。

电源管理与接口设计
飞控的电源路径，采用TPS5450DDR支持2S-9S电池输入，通过DCDC转换为5V，并分出3.3V供电给MCU、陀螺仪、OSD等。USB使用Type-C接口方便正反插。详细介绍了四合一电调、2812LED、摄像头、图传、接收机、GPS以及ST-Link下载接口等端子的布局和功能。

PCB布局与3D检视
PCB设计为四层板，顶层和底层主要为信号层，第二层少量信号和良好接地，第三层主要走电源。

焊接过程与经验分享
手工焊接PCB的实际过程，例如元器件距离过近导致连锡、烙铁头损坏等。应当注意使用合适工具（如刀头烙铁）的重要性，并建议将陀螺仪、气压计等精密芯片放到最后焊接，避免连锡和提高焊接质量。

实物展示与使用指导（见B站视频自制F4飞控成功试飞！）
展示了焊接完成的飞控实物，介绍了各接口的功能和布局。详细指导了固件烧录过程，通过ST-Link烧录4.0.4版本的固件。随后演示了如何通过USB连接飞控，导入CLI配置文件进行端口、LED和电机等参数设置，并校准加速度计以确保传感器灵敏度。

试飞效果与电机调试
展示了飞控的试飞效果，尽管固件版本稍旧，但手感依然不错。重点讲解了电机转向的调试方法，当电机转动顺序不正确时，需要在CLI中修改PWM资源映射，以匹配实际的电机顺序，确保飞控正常工作。

 总结与未来展望
总结了飞控的主要参数（尺寸、重量、输入电压等）和接口配置。提出后续优化计划，包括更换更小的陶瓷晶振、使用更小封装的二极管以及将昂贵的黑匣子芯片替换为更经济的Flash存储，以进一步降低成本。承诺将开源所有设计资料，并计划开发F7系列飞控，欢迎大家复刻、讨论和提出改进意见。

更多详情参见附件视频及自制F4飞控成功试飞！

GitHub地址参见GitHub仓库

----------------------------------------------【Ⅱ代飞控】----------------------------------------------

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【2-1 硬件配置】MCU 主控：STM32F405RGT6GYRO 陀螺仪：MPU6500/MPU6000+ICM24688 双冗余陀螺仪

BARO 气压计：BMP280

OSD 字符叠加：AT7456E

FLASH 黑匣子：W25Q256/W25Q128 容量大小自定义配置（二者可替代）

2路BEC：5V+9V 增设9V BEC（支持DJI）

【2-2 固件配置】

配置1：BetaFlight_AOCODAF405V2MPU6500_4.3.2（建议使用该版本）

     （1）地面站测试：各项传感器测试均通过；

     （2）上机测试：测试可正常飞行机动。

配置2：BetaFlight_AOCODAF405V2MPU6500_4.5.0（推荐尝试）

     （1）地面站测试：OSD“字体管理器”显示灰色，其它指标正常；

     （2）上机测试：未测试。

复刻时会出现【打板->采购->焊接->固件烧录->调试】一系列阶段性问题，在此我写出了两个版本的《复刻及使用指导手册_F405飞控VX》供大家参考，以尽可能的帮助大家成功复刻该飞控，但由于篇幅过多，在此不易撰写，大家可移步交流关注方式相互探讨，我将尽可能的给你回复问题解决。同时也虚心接受大家的反馈和支持！！！

【2-3 元器件优化】

【2-4 Ⅰ&Ⅱ代对比】

【2-5 复用端口解析】

【2-6 复刻注意】

Note.1：导入工程后请不要再次“从原理图导入变更”，请在不影响网络的情况下打过孔直接导出Gerber文件！DRC检查出的“网表错误”请不要在意（详见）！

Note.2：如需参考具体《复刻及使用指导手册_F405飞控VX》请详见文底交流关注方式或打开直接下载。

Note.3：导入工程如遇“网表错误”，可自定义DRC检查其它有无报错，没有可继续导出，具体自定义DRC设置如下图，请取消勾选第124项“原理图网表”

----------------------------------------------【III代飞控】----------------------------------------------

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【3-1 元器件优化】

• 原BARO气压计BMP280由DPS310代替，价格更低、精度更高；

【3-2 接口优化】

• 在V2的基础上，板子底层增加六个SH1.0接口，价格低廉、更方便；

【3-3 黑匣子优化】

• 在V2板载Flash黑匣子的基础上，新增SD卡槽，价格低廉、黑匣子容量可自由支配；

【3-4 DCDC优化】

• 原V2中，DCDC后的滤波电容设置于SS34之后，做调整将滤波电容设置于SS34之后；
• 原只有1个J33A和1个SS34，现新增1个J33A和1个SS34更为保险和安全。

【3-5 固件不变】

• 可直接适配V2的固件，无需额外变更。

【3-6 Ⅱ&III代对比】

更多详情参见附件视频

GitHub地址参见（尚未引出）

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