Producenci
Kontroler lotu: F4 vs F7 0

Mikrokontrolery F405, F411 i F745

TL;DR: Kup F7, chyba że chcesz zaoszczędzić to F4 (lepiej F405, nie F411)

Słowem wstępu…

Mózgiem drona jest mikrokontroler (MCU), czyli układ wyposażony w procesor, pamięć (w której jest przechowywany Betaflight, lub inne oprogramowanie z którego korzystamy) i układy obsługujące urządzenia zewnętrzne – praktycznie taki mały komputer, ale „nieco” mniej zaawansowany niż komputerowy domowe - zamknięty w jednym układzie scalonym. Do niego podłączone są urządzenia peryferyjne takie jak regulatory napięcia, żyroskopy, OSD, czy dodatkowa pamięć na blackbox i wszystko to jest „zamykane” na jednej płytce – którą nazywamy kontrolerem lotu.

Powszechnie używane w dronach są kontrolery rodziny STM32, które posiadają 32bitowy procesor oparty o architekturę ARM, zaprojektowane przez europejską firmę STMicroelectronics (w skrócie ST) z siedzibą w Genewie.

Aktualnie na rynku (początek 2020) dostępne są kontrolery z układami F3, F4 i F7, pojawiają się również pojedyncze konstrukcje z H7. Układy F3 wychodzą z użycia, H7 nie weszło jeszcze do powszechnego użytku. Porównanie więc dotyczyć będzie F4 oraz F7.

OK, a różnice?

Podstawowa technologiczna różnica pomiędzy tymi układami to nieco inna architektura – F4 bazuje na Cortex-M4, natomiast F7 na Cortex-M7 – przy czym w dzisiejszych czasach to już nawet dla samego programisty raczej mała różnica, bo w przypadku dobrze napisanego kodu za przystosowanie programu odpowiada kompilator… Nie jest to jedyna różnica, ale w dronach…

Praktyczne różnice?!

Przy składaniu wielowirnikowca są nieco inne, ważniejsze z tego punktu różnice, pomiędzy MCU F4 i F7.

Taktowanie procesora

Większa prędkość procesora – tak samo jak w przypadku komputerów czy telefonów – pozwala na szybszą pracę, jak też wykonywanie większej ilości czynności na raz. Przy ustawionej zbyt wysokiej częstotliwości próbkowania żyroskopu, dodatkowo używaniu filtra rpm z dwukierunkowym dshotem, do tego podpinając dodatkowe zewnętrzne czujniki – wolniejszy procesor może nie być w stanie podołać wyzwaniu w czasie rzeczywistym, co może mieć realny wpływ na jakość lotu.

Układy F4 są wolniejsze – max. 180MHz, a te stosowane w dronach – 168MHz (F405) czy tylko 100MHz (F411), a MCU z F7 taktowane są prędkością 216MHz. Popularne jest też podkręcanie układów F411 do wyższych częstotliwości.

Dodatkowe sygnały i urządzenia

Odbiornik, telemetria, SmartAudio, sterowanie kamerą, GPS… Większość dodatkowych sygnałów/urządzeń łączona jest za pomocą portów szeregowych do MCU, które musi mieć odpowiednią dostępnych UARTów, czyli – w wielkim skrócie - układów obsługujących porty szeregowe.

Mikrokontrolery serii F4 posiadają zazwyczaj 6 UARTów, z czego na starcie zazwyczaj zajęte są dwa – jeden na OSD, drugi na połączenie USB do komputera, kolejny zajmowany jest przez odbiornik, więc do użycia pozostaną 3 porty.

Dla F7 natomiast, który posiada 8 UARTów – pozostanie nam do użytku aż 5 dodatkowych portów!

Nie wszyscy producenci natomiast wyprowadzają na płytkę wszystkie pozostałe wolne porty – zdarzają się układy z MCU F4 gdzie mimo 3 wolnych portów, ale zbyt małej ilości miejsca na płytce wyprowadzony jest tylko jeden, podobnie ma się sprawa przy F7.

Inverting

Lwia część odbiorników, a praktycznie wszystkie marki FrSky przesyłają sygnał „odwrócony”. O ile dla odbiorników takich jak R-XSR, jest dodatkowe wyjście sygnału „standardowo”, to wymaga to przylutowania się w mały pad lutowniczy na odbiorniku.

Przy MCU bazowanych na F7 (jak też poprzednio dla F3) – nie ma znaczenia, czy sygnał otrzymany przez układ będzie „odwrócony”, czy „standardowy” – bezproblemowo są w stanie rozpoznać i dostosować się do urządzenia z którym się komunikują.

Niestety, dla F4 nie ma takiej możliwości – specjalnie na kontrolerach lotu oznaczane są też piny SBUS, które nie są podpięte bezpośrednio do portu UART w MCU, ale do dodatkowego konwertera po drodze, który „odwraca” sygnał.

Na szczęście, głównym problemem są odbiorniki FrSky – i nawet gdy chcemy skorzystać z telemetrii są na to sposoby np. F.Port ze strony oprogramowania odbiornika lub SoftwareSerial ze strony Betaflight.

Większość urządzeń natomiast działa w trybie „standardowym”.

To co wybrać – F4, F7, a może H7?

Często się rozwalasz? Masz ograniczony budżet?
Kontroler lotu z F4 jest wciąż bardzo dobrym wyborem (lecz niekoniecznie wersja F411 taktowana 100MHz).

W innym przypadku – wybierz MCU F7.

Dodatkowo, informacyjnie:

  • Układy F1, F3 – to już przestarzałe konstrukcje, nie warto.
  • Układy H7 – nowoczesna konstrukcja, jednak aktualnie oprogramowanie kontrolerów lotu nie wykorzystuje w pełni jeszcze możliwości obliczeniowych MCU F7, więc jest to na stan dzisiejszy przerost formy nad treścią, lepiej zainwestować w inne części.

Chcesz wiedzieć więcej o samych mikrokontrolerach STM32?

Producent, firma ST, opisuje dość dokładnie techniczną stronę swoich MCU. Dokumentacje dostępne są w języku angielskim na ich stronach:

Komentarze do wpisu (0)

do góry
Sklep jest w trybie podglądu
Pokaż pełną wersję strony
Sklep internetowy Shoper.pl