第一讲：课程导论与硬件准备

各位同学好，我是你们的讲师。做嵌入式这些年，从最早的8位单片机一路做到现在的多旋翼无人机飞控系统，踩过的坑确实不少。今天咱们开始《PX4与树莓派串口通信实战》的第一讲，先把地基打牢。

1.1 这门课到底要学什么？

说白了，这门课就是教你如何让树莓派和Pixhawk飞控“说话”。你想想看，Pixhawk负责飞行的稳定控制，树莓派负责复杂的计算任务——比如视觉识别、路径规划。两者配合好了，你的无人机才能真正“聪明”起来。

我个人习惯把这类项目分成三个层次：

• 底层通信：串口怎么连、数据怎么收发
• 协议解析：MAVLink协议怎么拆包、怎么组包
• 应用开发：用Python写地面站、用C++写控制逻辑

这门课会带你走完这三个层次。30章的内容，从硬件接线一直讲到完整的无人机控制系统。嗯，这里要注意：每一章我都会留一个动手练习，光看是学不会的。

1.2 你需要准备哪些硬件？

我在项目中遇到过不少因为硬件选型不对导致通信失败的情况。所以这里我直接给出经过验证的清单：

硬件名称	推荐型号	数量	备注
飞控板	Pixhawk 4 或 Holybro Pix32	1块	PX4固件已刷好
主控板	树莓派4B (2GB以上)	1块	建议带散热片
USB转TTL模块	CP2102 或 CH340G	1个	3.3V电平版本
杜邦线	公对母、母对母各10根	若干	颜色区分开更好
MicroSD卡	16GB以上 Class10	1张	树莓派系统用
电源	5V/3A USB-C电源	1个	树莓派专用

1.3 串口通信的基本原理

串口通信，说白了就是两根线来回传数据。一根发（TX），一根收（RX）。你想想看，就像两个人打电话，一个人说，一个人听。

但这里有个关键点：通信双方必须约定好“语速”和“格式”。这就是我们常说的串口参数：

• 波特率：每秒传多少位。常用的是9600、57600、115200。PX4默认用57600。
• 数据位：一次传多少位数据。通常是8位。
• 停止位：每个数据包结束的标志。一般是1位。
• 校验位：可选，用于检错。我们通常不用。

为什么会这样设计？我刚开始学的时候也觉得麻烦。后来在调试一个无人机时，发现树莓派和飞控的波特率没对上，数据全是乱码。从那以后，我每次接线第一件事就是检查波特率是否一致。

1.4 物理连接：树莓派 ↔ PX4飞控

好，现在咱们动手接线。这是整个课程的基础，接错了后面全白搭。

Pixhawk飞控上有多个串口，我们通常用TELEM2端口。这个端口默认就是57600波特率，专门给数传或者 companion computer（也就是树莓派）用的。

接线规则很简单：TX接RX，RX接TX，GND接GND。你想想看，一个人说话，另一个人要听，对吧？所以发（TX）要接到收（RX）上。

具体步骤如下：

1. 树莓派的GPIO14（TXD）→ USB转TTL模块的RXD
2. 树莓派的GPIO15（RXD）→ USB转TTL模块的TXD
3. 树莓派的GND → USB转TTL模块的GND
4. USB转TTL模块插入树莓派USB口
5. USB转TTL模块的另一端（杜邦线）→ Pixhawk TELEM2端口的TX、RX、GND

1.5 知识体系总览

下面这张图是我自己画的，把本章的核心知识点串了起来。你保存好，后面每学一章都可以回来对照看看自己处在哪个位置。

1.6 动手前的最后检查

接线完成后，别急着上电。我建议你做三步检查：

1. 目视检查：所有杜邦线是否插紧？有没有松动？
2. 万用表测量：GND之间是否导通？TX/RX有没有短路？
3. 上电测试：先给树莓派上电，确认系统启动正常。再给Pixhawk上电，看看LED灯是否正常闪烁。

好了，硬件准备就到这里。下一章咱们开始写代码，让树莓派和Pixhawk真正“聊起来”。记住，硬件连接是基础中的基础，这一步做扎实了，后面才能走得顺。

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