樹莓派多旋翼無人機制作：航模電池與電機驅動
一、電源與降壓模組
細心的你可能會發現樹莓派、
光耦隔離器
、電調、電機都有了，可還是沒有電源。沒電當然不行了，我們的
四軸動力
靠的就是電池。對於鋰電池的選擇也是多種多樣的，但是我們將在稍後說明。現在我們要說的是樹莓派的供電。我們還要使用一個DCDC降壓模組來對鋰電池的電源穩壓：
由航模電池的電源引出5條線，其中4條為4個電調供電，另外一條接DCDC降壓模組的IN端，其OUT端為樹莓派供電。接入時暫時不要接樹莓派，先用萬用表測量OUT端電壓， 用螺絲刀旋轉金屬旋鈕逆時針為減小，順時針為增大（剛開始旋轉時電壓可能不變，要逆時針旋轉七到八圈，電壓才會發生變化）並調整到5V，接入時要注意正負極不能接反。最後再接入樹莓派的5v和GND。 接下來，看看我們的四軸飛機器供電電池，通常我們使用3節鋰電池或4節鋰電池為四軸供電，也有使用更多節的比如6節、8節或更多。電源中有幾節鋰電池，我們就稱這樣的電源為幾S。例如3S表示有3節鋰電池，4S有4節鋰電池等等。每一節鋰電池的電壓為3。7v，3S的電壓就是11。1v；4S的電壓就是14。8；6S的電壓就是22。2v。這樣的鋰電池電源，我們也通常稱作“
航模電池
”。
另外，對於航模電池還有兩個重要的引數：電量和放電倍率。電量就是我們所常用的3000mah、4000mah、5300mah或10000mah等等。它表示了電源能夠儲存的電能的多少。而放電倍率通常是有15C、20C、25C或30C等等。它的意思是說放電的速率。例如：我們手機有一塊10000mah 20C的電池。
1、按每小時10000毫安的放電速度持續放電1個小時；
2、以5倍速度放電，即以每小時50000毫安的放電速度持續放電12分鐘（60 / 5）；
3、以10倍速度放電，即以每小時100000毫安的放電速度持續放電6分鐘（60 / 10）；
4、以20倍速度放電，即以每小時200000毫安的放電速度持續放電3分鐘（60 / 20）。
至於在實際飛行過程中它按多少的倍率放電，主要取決於電調和電機的功率。關於這些功率計算和放電時間的計算不是我們的討論範疇（如果你有興趣可以自己查閱相關資料）。我們推薦使用2200mah 3S航模電池：
值得一提的是，不是電池容量越大就越適合四軸，電池的容量大，重量也就大，四軸飛行時的承重也就大，需要的負載也就大。如果你的電池非常重，那四軸能不能飛起來都是個問題，所以還是選擇一款適合你的航模電池。
二、無刷電機驅動
接下來我們就來一起編寫無刷電機的驅動程式，在前面章節中我們已經學習瞭如何透過樹莓派產生
PWM訊號
，而在本節中我們就來實際操作一下，將電機接入電調，將電調的訊號線接入樹莓派的GPIO引腳上，透過航模電池為電調和樹莓派（加入DCDC降壓模組輸出5V給樹莓派）供電，在這裡我們使用wiringPi的1號引腳，接線圖如下：
在接線過程中有一處需要注意，
電調
中的訊號線有3根，顏色為紅、黑、白。紅色為訊號電源，黒色為地，白色為PWM訊號線，我們只需要接電調的訊號線（白色）至樹莓派的WiringPi 1號引腳，並將地線（黑色）接入到樹莓派的GND引腳即可，電源（紅色）不需要接入樹莓派。如果你採用了光耦隔離器的話同樣只需要接WiringPi 1和GND即可。
關於無刷電調控制電機時，有兩個地方需要關注：
1。電調最大行程校準。電調在出廠後如果沒有做最大行程校準，我們就需要對其做校準。這樣可以保證我們的四軸中4個電機速基本一致，從最低速度到最大速度的基本相同。做電調的最大行程校準的步驟如下：
按上圖接線，注意不要為電調上電（暫時不為電調接入電源）。
使用樹莓派生成最大PWM佔空比值，即產生100%佔空比訊號，此時
高電平
持續2ms，低電平0ms，注意要有高低電平變化，如果電平一直是高則此PWM訊號無效。
為電調上電，此時電機會發出兩聲短促的“嘀”聲，在3秒之內將PWM訊號由100%變為0%，隨後電機會發出一聲長鳴“嘀”。此時電調最大行程校準完成。
2。電調訊號初始化。電調訊號初始化相對來說比較簡單。為了保證使用安全，電調在上電後是處於保護狀態的，此時如果直接為電調發送100%的訊號電機是不會轉動的。在使用電調之前，首先要對其傳送超過3秒的0%的PWM訊號，電調才會認為使用者初始化了電調，隨後才可以根據PWM訊號值來調整電機的轉速。電調初始化的過程如下：
按上圖接線，併為電調上電，此時電調先會產生一次“do ra mi”，隨後每兩秒會發出一聲短促的“嘀”聲，表示未收到任何PWM訊號。
使用樹莓派生成最小的PWM佔空比值，即產生0%佔空比訊號，持續3秒以上，此時電調會產生3短1長的“嘀”聲（3短表示是3S鋰電池），此時電調初始化完成。
最後我們來編寫一個可以對GPIO引腳產生PWM訊號的程式：
#include
#include
#include
#include
#include
int port = 1；
int run = 1；
int speed = 0；
void motor_run
（）
{
while （run）
{
digitalWrite（port， HIGH）；
usleep（1000 + speed）；
digitalWrite（port， LOW）；
usleep（1000 - speed）；
}
}
void set_speed（）
{
while （run）
{
printf（“SPEED = %4d， Enter new speed：\n”， speed）；
int tmp = 0；
scanf（“%d”， &tmp）；
if （tmp >= 0 && tmp <= 1000）
{
speed = tmp；
continue；
}
speed = 0；
usleep（10 * 1000）；
run = 0；
}
}
int main（int argc， char *argv［］）
{
wiringPiSetup（）；
pinMode（port， OUTPUT）；
pthread_t p_run；
pthread_t p_set；
pthread_create（&p_run， （const pthread_attr_t*） NULL， （void* （*）（void*）） &motor_run， NULL）；
pthread_create（&p_set， （const pthread_attr_t*） NULL， （void* （*）（void*）） &set_speed， NULL）；
pthread_join（p_set
， NULL）；
pthread_join（p_run， NULL）；
return 0；
}
注意，這裡我們產生的PMW訊號是一個0～1000的數值，其實就是千分比0‰～1000‰。這樣我們就可以用最簡單的0～1000來表示一個比較精確的PWM訊號，如果使用
百分比
來表示的話我們就需要使用浮點數來表示0%、0。10%、12。8%、93。5%這樣的數值，而使用千分比則只需要用整型數值0、10、128、935即可表示。
程式中我們建立了兩個執行緒，第一個執行緒motor_run用於產生PWM訊號，第二個執行緒set_speed用於接收使用者輸入的值從而修改PWM的值。
SPEED = 0， Enter new speed： 100
SPEED = 100， Enter
new speed
： 200
SPEED = 200， Enter new speed： 400
SPEED = 400， Enter new speed： 1000
SPEED = 1000， Enter new speed： 0
SPEED = 0， Enter new speed：
到這裡，我們的電機驅動部分就完成了，程式非常簡單，在我們使用四軸飛控程式時只需要產生4個執行緒分別對4個GPIO引腳分別產生4路PWM。
注意，樹莓派供電模組由原來的7805
穩壓器
修改為DC-DC電源模組，使用DC-DC電源模組效果更好，發熱更小，支援的電壓範圍更大。
使用DC-DC時，輸入端接入充滿電的航模電池，輸出端先不要接線，而需要一邊調整DC-DC的旋鈕，一邊用萬用表測量OUT端電壓，直到OUT端電壓為5V時停止。
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