四轴飞行器(四旋翼飞行器)是近比较火的一种机电类设备，应用范围很广，从科技竞赛到航拍、侦查，随处可见四轴飞行器的身影。作者根据自己参加竞赛的实践经验编写了本书，引领读者DIY四轴飞行器。 本书以TI公司的MSP430F5为控制器，首先简要介绍了四轴飞行器的历史，给出了四轴飞行器的组成部分及各部分的功能，接着介绍MSP430F5及Flappy430硬件、MSP430开发环境和编程方法、MSP430功能模块和四轴坐标系，然后详细讲述四轴飞行控制——卡尔曼滤波/四元数法，以及安卓程序的开发，后讲解了四轴飞行器的实际使用及操作要点。
本书以TI公司的MSP430为控制器，首先简要介绍了四轴飞行器的历史，给出了四轴飞行器的组成部分及各部分的功能，介绍介绍MSP430F5及Flappy430硬件、MSP430开发环境及编程方法、MSP430功能模块和四轴坐标系，然后详细介绍四轴飞行控制——卡尔曼滤波/四元素法，以及安卓程序的开发，后讲解了四轴飞行器的实际使用及操作要点。
黄和悦,男，西安电子科技大学，硕士。多次参与本科生的竞赛培训及工程实训，曾编写了DSP-C2000系列的教程及PPT应用于本科生的工程实训，在实践中取得了不错的效果。
第1章 四轴飞行器概述1
1.1 四轴飞行器的历史1
1.2 四轴飞行器的现状、应用及微型化2
1.3 四轴飞行器的力学原理及控制框图6
1.3.1 四轴飞行器的力学原理6
1.3.2 四轴的坐标及控制知识初步8
第2章 四轴飞行器的组成及各部分功能9
2.1 四轴飞行器组成概述9
2.1.1 2.4 GHz遥控器及接收机9
2.1.2 蓝牙/WiFi等遥控器及接收机10
2.1.3 姿态检测单元10
2.1.4 处理器11
2.1.5 调试器11
2.1.6 电机驱动及电机11
2.2 遥控器12
2.2.1 2.4 GHz遥控器12
2.2.2 蓝牙/安卓遥控16
2.3 电机及驱动18
2.3.1 无刷电机及电调18
2.3.2 有刷电机及驱动电路21
2.4 机架23
2.4.1 大四轴飞行器机架23
2.4.2 微型四轴飞行器机架24
2.5 电池24
2.6 飞控25
第3章 MSP430F5简介及Flappy430硬件27
3.1 MSP430F5系列介绍27
3.2 Flappy430学习板介绍29
3.3 PCB布线心得34
3.4 硬件实物图及基本使用34
3.5 配套资料及学习微处理器的顺序37
第4章 MSP430开发环境及编程方法38
4.1 IAR安装及使用38
4.1.1 软件及仿真器安装38
4.1.2 Flappy430软件驱动及串口通信软件40
4.2 IAR的使用和调试43
4.2.1 IAR的界面43
4.2.2 新建一个工程并调试44
4.3 Flappy430程序介绍及学习板的使用48
4.3.1 新建Flappy430飞控工程48
4.3.2 Flappy430学习板的装配及使用50
4.4 MSP430F5编程介绍55
4.4.1 头文件56
4.4.2 库函数58
4.5 C-430的特性及编程风格59
4.5.1 C-430的数据类型59
4.5.2 位带操作，常用语句形式59
4.5.3 自写函数的接口规范60
4.5.4 中断系统架构和中断函数写法60
4.5.5 分离式源文件、头文件的组织64
第5章 MSP430功能模块及四轴坐标系66
5.1 时钟系统66
5.2 数字IO口71
5.3 端口映射(Portmapping)功能76
5.4 定时器Timer78
5.5 PWM波83
5.6 串口USCIA_uart87
5.7 蓝牙/PC上位机及反馈测试93
5.7.1 PC上位机通信协议93
5.7.2 蓝牙通信协议95
5.7.3 上位机测试四轴反馈98
5.8 陀螺仪、加速度计及磁强计100
5.8.1 陀螺仪100
5.8.2 加速度计ADXL345108
5.8.3 磁强计109
5.8.4 LSB概念及分析112
5.9 PID算法及机体坐标系初步分析113
5.9.1 PID算法的构造分析113
5.9.2 四轴机体坐标系的构建115
第6章 四轴飞行控制——卡尔曼滤波/四元数法122
6.1 传感器中立点122
6.2 基于卡尔曼滤波的姿态计算方法125
6.3 卡尔曼滤波法分析及测试136
6.3.1 积分限幅及数据类型选择136
6.3.2 算法效果测试138
6.3.3 转换系数/LSB与传感器更换分析140
6.3.4 算法loop周期的优化141
6.4 PID调节器的构造及分析142
6.4.1 PID算法各项的构造142
6.4.2 PID算法各参数的整定144
6.4.3 磁阻锁定及Yaw轴反馈145
6.5 四元数算法的介绍及应用149
6.5.1 四元数算法介绍149
6.5.2 四元数算法的程序及实际应用153
6.5.3 测试及分析158
6.6 MWC飞控算法简介159
第7章 安卓程序简介164
7.1 安卓系统简介164
7.2 安卓遥控器开发165
第8章 四轴飞行器实际使用及操作175
8.1 四轴飞行器起飞前的调校175
8.2 四轴飞行器在飞行中常见问题的解析178
附录A Flappy430 PCB图181
附录B Flappy430整体原理图182
附录C 本书资料下载183
参考文献184
