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⽆⼈机控制（PX4）系统传感器介绍
飞控系统的传感器
1.1飞控系统的传感器
⽆⼈飞⾏器要求能够稳定飞⾏，⾸先最基础的问题是需要确定⾃⼰在空间中的位置、速度和姿态等相关的系统状态。⽽要的到
这些状态，就需要通过不同的安装在机⾝系统上的各种不同的传感器。
我们所处的空间是三维空间，因此主要的飞⾏器系统状态也主要基于这个三维空间同时在时间维度进⾏拓展：
1：通过全球定位系统GNSS来定位⾃⼰的经度、维度和⾼度等三维坐标信息，同时也可以获取这三维的速度信息
2：通过陀螺仪加速度计直接获取三轴加速度信息与旋转⾓信息的状态量，其他的状态栏只有通过姿态解算
3：当飞⾏器需要往某个⽅向飞⾏时是通过调整飞⾏器的姿态往对应⽅向倾斜，飞⾏器的⼀部分升⼒会分配到该⽅向上成为该
⽅向的拉⼒。飞⾏器要能够调整飞⾏的姿态，就必须能够实时的获得机体当前相对于惯性坐标系的姿态，在三维空间中同样姿
态⾓也是由三个轴的⾓度来表⽰
4：飞⾏器的三维空间位置信息、三维空间速度信息、三维空间⾓度信息以及三维空间加速度信息和三维空间的⾓速度信息，
总共有是⼗五个系统空间状态量需要获得
5：传感器跟估计的精度决定了建模辨识与控制的精度，然后传感器跟估计的精度，与建模辨识，⼀起决定了控制的精度。因
此传感器的采集精度与飞⾏控制的控制精度密切相关
1.2I2C简介
光标飞控系统中集成的微机械六轴传感器和磁⼒计均采⽤I2C总线接⼝与主控处理器连接。本章着重介绍I2C接⼝总线、各传感
器的接⼝驱动、数据采集及处理模型。
I2C(Inter－IntegratedCircuit)总线是⼀种由PHILIPS公司开发的两线式串⾏总线，⽤于连接微控制器及其它的⼀些外围设备。
和我们常⽤的UART通信不同，虽然UART有TX、RX两个接⼝，但是这两根线都是可以单独使⽤，I2C是由数据线SDA和时钟
SCL构成的串⾏总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC设备之间、IC设备与IC设备之间进⾏双向传送，⾼速I2C总线⼀般
可达400kbps以上。
它的特点是：
通信模式为主从式设备，可以⼀主多从，也可以多主多从
I2C总线组成线“与”的关系，任何⼀个器件都可以拉到低电平
I2C总线上可以并连多个器件
I2C总线有起始信号、数据传输、停⽌信号
⽀持7位/10位芯⽚地址寻址
⽀持不同的通信速率，标准速度为100kHz，⾼速速度为400kHz
I2C总线在传送数据过程中⼀共有三种类型的信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。
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起始信号与停⽌信号
●起始信号：当SCL为⾼期间，SDA由⾼到低的跳变；启动信号是⼀种电平
跳变时序信号，⽽不是⼀个电平信号。
●停⽌信号：当SCL为⾼期间，SDA由低到⾼的跳变；停⽌信号也是⼀种电
平跳变时序信号，⽽不是⼀个电平信号。
应答信号ACK
发送器每发送⼀个字节，就在时钟脉冲9期间释放数据线，由接收器反馈⼀个应答信号。应答信号为低电平时，规定为有效应
答位（ACK简称应答位），表⽰接收器已经成功地接收了该字节；应答信号为⾼电平时，规定为⾮应答位（NACK），⼀般表
⽰接收器接收该字节没有成功。
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对于反馈有效应答位ACK的要求是，接收器在第9个时钟脉冲之前的低电平期间将SDA线拉低，并且确保在该时钟的⾼电平期
间为稳定的低电平。如果接收器是主控器，则在它收到最后⼀个字节后，发送⼀个NACK信号，以通知被控发送器结束数据发
送，并释放SDA线，以便主控接收器发送⼀个停⽌信号P。
数据有效性
I2C总线进⾏数据传送时，时钟信号为⾼电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数
据线上的⾼电平或低电平状态才允许变化。
即：数据在SCL的上升沿到来之前就需准备好。并在在下降沿到来之前必须稳定。
I2C通讯常⽤基本写时序
对于⼀般设计来说，⼀对I2C引脚可以挂接很多⽀持I2C通讯的设备，因此需要对每个I2C设定设定⼀个设备地址（DEVICE
ADDRESS，设备地址设备⾥⾯⾃带，不许需要我们⾃⼰设定）。
I2C⼀般写时序为：主机发送起始信号--》主机发送设备地址编号(7位地址+写位)+从机发送ACK信号+主机发送命令+从机
发送ACK信号+主机发送数据+从机发送ACK信号+主机发送停⽌信号。