原创 PC摇杆飞玩具小四轴——用Arduino & NRF24L01+模块实现

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不管软件硬件反正都是各种好玩的东西。

冬天温度太低不适合室外飞四轴，就想买个小四轴室内飞，Crazyflie买不起，连国内复刻的Crazepony都还是太贵。最后赶在年前买了个Devo 7e控和JJRC（以前从来没听说过的公司）出的JJ1000小四轴在室内飞，改完控发现这个玩具小四轴真心很好飞。

而且个人觉得这个飞机外形还比较顺眼，简洁低调，不浮夸不幼稚：

Devo 7e就不过多介绍了，太出名的一个小手控，改控就是焊高频头电阻、加高频头、加三段开关、加旋钮，这里严重参考了Galee大的教程(也是因为Galee我才在ednchina开硬件博客）。不过我最后用的是Devation的Nightly Build固件，因为Galee固件没有NRF24高频头的支持，可惜了，我很喜欢Galee的UI设计。

改控的时候发现这个小四轴其实用NRF24L01+高频头就可以通信，协议用伟力V202。所以用Arduino也可以控制NRF24，然后PC通过串口控制Arduino，玩起来就可以很灵活，配合PC端软件还可以用上飞行摇杆和Xbox One Controller。Arduino手上倒是很多，想到N年前买的NRF24L01+模块，一直压箱底没有玩过，这次正好派上用场。

所以总的来说，控制流程就是：

飞行摇杆/游戏手柄 ---USB--->

PC端Node.js采集程序 ---USB转串口--->

Arduino ---SPI--->

NRF24 ---2.4G V202协议--->

JJ1000

各个部分硬件的连接，只有Arduino和NRF24模块有点难度，要点：

首先，这个模块是SPI的；

其次，模块的电源要接3V3，但IO口可以兼容5V TTL；

最后就是要把模块的CE脚接到Arduino的9脚上（实际空的IO口都可以，但是需要改Arduino程序）

所以8个脚的模块，只有IRQ可以留空不接。

我的模块没有带PA和外置天线。看Crazepony的说法是这种模块只能控10来米，当然在室内玩是绰绰有余的。等调试好了再去买带PA和天线的模块不迟（改控用那种就行）：

整个控制流程看起来复杂，实际上只需要开发两个部分的软件，PC上的Node.js摇杆采集程序和Arduino控制程序。

首先说说Arduino端的控制程序，V202的协议Deveation论坛上有个victzh大神发了**讨论贴，并且给出了基于Python和Arduino的代码。

我对victzh的代码做了点修改，把控制信号从ADC引脚读取，改成从串口命令解析。命令的格式很简单：

cmd:[thr],[yaw],[rol],[pit]\r\n

比如：cmd:100,127,127,200\r\n

目前还没有考虑开关灯之类的设置，当然这个协议要扩展也是很简单的。

我的Arduino V202控制器代码放在了Github上：

https://github.com/xiedidan/v202-arduino-mod

接下来就是PC端的采集程序了，最近工作一直用Node.js很顺手，而且Node可以实现各个平台的移植，NPM上的库也是非常丰富的，所以就用Node了。

采集程序思路也是很简单，用cylon-joysitck库就可以采集摇杆动作，从-1.0到1.0，换算一下变成0-255，拼好命令再用serialport发送出去就是了。cylon-joystick目前只能在Node 0.12.x版本下用，4以上的版本是用不了的，另外在Windows下需要编译器支持，我装了个VS Community 2015。

采集程序同样放在Github上了：

https://github.com/xiedidan/v202-commander

目前支持ThurstMaster T.16000M摇杆（这杆子精度不错，回弹力度偏轻，但油门行程太短），默认使用找到的第一个串口。git clone回来之后npm install，注意npm编译有可能需要Python 2.X的支持（3以上不能用），装好之后执行node v202-commander.js即可。

其实到这里就可以飞起来了，但是真正飞起来之后我发现超级难飞，因为油门和摇杆都没有曲线和比例控制。

于是我又给油门加了曲线控制（一共有三种曲线：平方根、直线、平方），按T16000M右手边最左的两个键可以切换。个人觉得飞四轴平方根油门曲线最好用，油门中间偏大的部分比较精细（我的飞机负载普遍偏大……），起飞降落都比较干脆，避免地效。

还有摇杆的比例控制，从12.5%到100%五档，按T16000M上右手边最右的两个键就可以切换。目前觉得12.5%-25%比较好用，更大的比例最好配合曲线使用。

右手中间两个键留给摇杆曲线，目前还还没想好用什么曲线，暂时没有实现。

因为我是左手握杆，所有按键都在右边，右手握杆可以改成左手按键。

到现在飞机就比较好飞了，悬停控制可以轻易达到Devo 7e的效果，14位霍尔摇杆，比一般12位电位器好多了。

对于其他不是NRF24的玩具飞机来说，道理都是一样的，使用对应的高频头（一般就A7105和CC2500，尽量买带PA和外置天线的模块）和协议就可以了，**协议可以多搜索一下Devation论坛，国外大神都很有共享精神。

如果把Node采集程序放到树莓派上去，再写个程序用树莓派SPI控制NRF24，就完全脱离电脑的牵绊了。

再想远一点，树莓派甚至可以用来合成PPM信号，用遥控器发射出去控制真正的航模，完全可以外场使用。

PC飞行摇杆可以比遥控器精度手感好得多。另外基于Node程序的混控、曲线之类可以做得很灵活，不用再被遥控器限制了，工程师之友，呵呵。