Crazyflie 2.0 System Architecture

Posted 2020-09-20 gccbuaa

Crazyflie 2.0架构包含两个微控制器：

A NRF51, Cortex-M0, 用于实现无线通信和电源管理:
（1）按键开关逻辑（ON/OFF logic）
（2）控制给其它系统供电(STM32, sensors and expansion board)
（3）电池充电管理和电压測量
（4）Master 无线bootloader
（5）无线和BLE通信
（6）探測和检測外部扩展板
An STM32F405, [email protected], 用于实现飞行控制以及其它的重负载的工作：
（1）读取传感器和电机控制（Sensor reading and motor control）
（2）飞行控制（Flight control）
（3）測量(包含电池电压)
（4）用户扩展功能

以下是总体硬件连接的框图：

The nRF51822Anchor link for: the_nrf51822

主要有两个任务：处理无线通信的数据和电源管理 ，它扮演无线桥的作用，将无线接收的数据发送给STM32F405RG。

Crazyflie 2.0 用到了CRTP和BLE的无线通信, 同事硬件也支持其它的协议，比方ANT。CRTP模式兼容 Crazyradio USB dongle ，提供2Mbit/秒的低延迟数据通信. 測试显示,在没有重传和包大小1~32字节的情况下，普通无线通信2Mbps 的延迟在360us 和1.26ms之间. BLE最小的延时是7.5ms，可是眼下实际延时大于20ms. CRTP link基本的优势在于在不论什么支持USB的主机系统上都能够很easy的实现，这也是为什么它成为Crazyflie首选来做试验. BLE 主要是用于手机控制Crazyflie 2.0.

nRF51 另外一个优势是能够用纽扣电池供电, 也就是说很适合用在低功耗的领域，所以NRF51会负责功耗管理部分。当USB或者电池供电的时候，NRF51总是会有电，其余部分电路的供电和行为动作取决于按键按下的时间长短（比如，能够用于启动到bootloader）.眼下也实现了通过外部扩展板的一个引脚唤醒Crazyflie 2.0

The STM32F405Anchor link for: the_stm32f405

STM32是基本的控制MCU。尽管它是由NRF51供电启动。相对于NRF51它是作为主要角色。它实现了两个功能：飞行控制和全部的通信算法。扩展板主要是跟STM32连接，所以扩展板的驱动主要实如今STM32这边。

STM32F405 内部 RAM 196kB。这么大的RAM一般的应用肯定是没有问题的。实现飞行控制搓搓有余，还能够实现一些复杂的密集型的算法。比如：惯性传感器和GPS数据的融合。

Inter-MCU communicationAnchor link for: inter mcu_communication

两个MCU之间的通信靠 syslink protocol, 该协议是Crazyflie定义的基于包的简单的可扩展的协议机制。

Syslink 提供了全部的两个MCU之间全部的消息, STM32是主机，NRF51是从机.我们尽可能保持NRF51是简单的，而负责的算法都会再STM32实现。

syslink消息样例: 

（1）原始的无线包，发送和接收

（2）电源管理測量