3. Pixhawk硬件接口:GPS1/GPS2端口定义、CAN GPS接口、SBAS/RTK差分信号接入
好,咱们接着聊。上一章我们把双GPS的选型讲清楚了,这一章我带你看看Pixhawk上那些实实在在的接口。说白了,就是搞清楚线往哪儿插,信号怎么走。
很多新手拿到飞控板,看着一堆排针就发懵。别急,我带你一个一个捋清楚。
3.1 GPS1与GPS2端口:标准串口与I2C复用
先看最常用的两个GPS口。在Pixhawk标准板上,通常标记为GPS1和GPS2。这两个口长得一样,都是6针的JST-GH接口。
但功能上,它们有区别。我个人习惯把GPS1作为主GPS,GPS2作为冗余备份。为什么?因为GPS1默认是全功能串口,支持UART协议,数据吞吐量大,延迟低。GPS2虽然也是串口,但有些飞控固件会把它和I2C总线复用。
来看一下标准引脚定义:
| 引脚编号 | 信号名称 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | VCC (5V) | 供电,通常5V,电流500mA以上 |
| 2 | TX (UART) | GPS模块发送数据给飞控 |
| 3 | RX (UART) | 飞控发送数据给GPS模块 |
| 4 | SCL (I2C) | I2C时钟线(部分复用) |
| 5 | SDA (I2C) | I2C数据线(部分复用) |
| 6 | GND | 地线 |
嗯,这里要注意:GPS模块的TX接飞控的RX,RX接飞控的TX。这是串口的基本规则,交叉连接。我见过有人直接怼上去,结果数据收不到,还以为是模块坏了。
3.2 CAN GPS接口:高速、远距离、多设备
接下来聊CAN GPS。这个接口在Pixhawk上通常标记为CAN1或CAN2,用的是4针JST-GH接口。
为什么要有CAN GPS?说白了,就是解决传统串口GPS的痛点。串口速度慢,距离短,而且一个口只能接一个设备。CAN总线就不一样了,它支持1Mbps的通信速率,线长可以到几十米,还能挂多个设备。
我记得有一次做大型无人机,GPS天线必须装在机翼两端,离飞控很远。用串口线,信号衰减得厉害,数据还丢包。换成CAN GPS,问题一下就解决了。
CAN GPS的引脚定义很简单:
| 引脚 | 信号 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | CAN_H | CAN总线高电平 |
| 2 | CAN_L | CAN总线低电平 |
| 3 | VCC (5V) | 供电 |
| 4 | GND | 地线 |
3.3 SBAS/RTK差分信号接入:从厘米级到毫米级
最后,我们聊聊差分信号。这是实现高精度定位的关键。
SBAS(星基增强系统)和RTK(实时动态差分)是两种常见的差分方式。SBAS通过地球静止轨道卫星广播修正数据,精度能到亚米级。RTK则需要地面基准站,通过无线电或网络传输差分数据,精度能到厘米级。
在Pixhawk上接入差分信号,通常有两种方式:
- 通过GPS模块自带接口:很多高端GPS模块(如u-blox F9系列)直接支持RTCM差分数据输入。你只需要把差分数据通过串口或USB喂给模块就行。
- 通过飞控的串口转发:如果GPS模块不支持直接输入,你可以把差分数据先发给飞控,再由飞控转发给GPS模块。这种方式比较灵活,但会增加延迟。
我曾经做过一个农业植保项目,要求飞行器沿着田埂自动飞行,误差不能超过10厘米。普通GPS根本做不到,必须上RTK。我们在田边架了一个基准站,通过4G网络把差分数据传到飞控上,再转发给GPS模块。效果非常好,航线偏差基本在5厘米以内。
3.4 知识体系总览
说了这么多,我画了一张图,帮你把这一章的知识点串起来。你看一眼就明白了。
这张图把四个接口的关系和特点都标出来了。你保存下来,以后接线时对照着看,基本不会出错。
好了,这一章就到这里。接口定义清楚了,下一章我们聊聊怎么在固件里配置这些接口,让它们真正跑起来。