随着集成电路、微控制器以及微机电技术的发展，多旋翼无人飞行器的控制技术得到了蓬勃的发展。随着大疆、派诺特、3DR等靠前外一系列无人机公司推出针对普通大众的消费级无人机产品，无人机作为一个普通消费应用也得到了大众的认可和接受，越来越多的工程技术人员将多旋翼无人飞行器作为一个经典的控制系统来进行学习和研究。本书主要围绕多旋翼无人机的飞控系统设计，从嵌入式的基础知识开始，深入浅出地介绍了无人机的基本知识和硬件构成，重点介绍了无人机的飞控系统原理、基础和开发流程，针对飞行器系统的状态解算介绍了几种不同的解算方法，并给出相应的实际代码例程。本书从各方面对无人机系统的设计进行阐述，并提供了很前沿的知识和信息，既有初学者希望了解的基础知识，也有行业研究者所希望深入了解的算法分析，以及室内定位SLAM原理等。
除了正文部分，本书还提供了丰富的附录，包括四旋翼无人机的组装、无刷电机与电调的相关知识、无人机实验室的相关研发调试设备，以及业界流行的开源飞控的相关知识，甚至包括无人机的相关应用，让读者能够更全面地熟悉和了解整个无人机行业的生态系统。
本书特别适合作为高等院校自动化、计算机、电子工程等相关专业“多旋翼无人飞行器设计”课程的教材，也可供从事嵌入式系统开发与应用的工程技术人员参考。
第1章多旋翼无人机基础知识
1.1无人机的介绍
1.2无人机的分类与管理
1.3无人机与航空模型的区别
1.4多旋翼无人机的发展历史
1.5多旋翼无人机的组成
1.5.1机架系统
1.5.2动力系统
1.5.3动力电源与充电系统
1.5.4电子调速器
1.5.5飞行控制系统
1.5.6遥控器和遥控接收机
1.5.7遥测链路数传系统
1.5.8光流定位系统
1.5.9全球卫星导航系统
1.5.10高度计
1.5.11导航系统
1.5.12无线图传系统
1.5.13地面站控制系统
1.5.14任务载荷云台和摄像头
1.5.15避障系统
1.5.16虚拟现实和增强现实系统
1.6多旋翼飞行器的结构和飞行原理
1.6.1多旋翼飞行器的机身布局
1.6.2多旋翼飞行器的旋翼结构
1.6.3多旋翼飞行器的飞行原理
1.6.4多旋翼的优缺点
1.7开源飞控简介
第2章飞行控制系统核心硬件
2.1ARM CortexM4架构
2.1.1ARM内核
2.1.2CortexM4内核
2.1.3以ARM CortexM4为核心的微控制器
2.2STM32F4系列微控制器
2.3飞行控制系统硬件架构设计与原理
2.3.1遥控接收机接口
2.3.2电调输出接口
2.3.3传感器接口
2.3.4GNSS接口
2.3.5SWD调试口
2.3.6超声波接口
2.3.7系统供电
2.3.8遥测数传
2.3.9其他功能和扩展接口
2.4“光标”飞控PCB的布局设计
2.5飞控系统硬件设计注意事项
第3章嵌入式实时操作系统和FreeRTOS
3.1实时操作系统简介
3.1.1实时操作系统的定义
3.1.2实时操作系统的特征
3.2实时操作系统在飞控系统中的重要性
3.3FreeRTOS实时操作系统
3.3.1FreeRTOS简介
3.3.2FreeRTOS的特点
3.3.3FreeRTOS架构概述
3.4调度策略
3.4.1FreeRTOS支持的调度方式
3.4.2调度器简介
3.4.3抢占式调度器
3.4.4时间片调度器
3.5任务及任务优先级
3.5.1任务和协程(Coroutines)
3.5.2任务状态
3.5.3任务优先级
3.5.4任务优先级分配方案
3.6任务间通信——信号量
3.6.1信号量的概念及其作用
3.6.2FreeRTOS任务间计数信号量的实现
3.6.3FreeRTOS中断方式计数信号量的实现
3.6.4计数信号量API函数
3.7任务间通信—消息队列
3.7.1消息队列的概念及其作用
3.7.2FreeRTOS任务间消息队列的实现
3.7.3FreeRTOS中断方式消息队列的实现
3.7.4消息队列API函数
3.8任务间通信——互斥信号量
3.8.1互斥信号量的概念及其作用
3.8.2优先级翻转问题
3.8.3FreeRTOS互斥信号量的实现
3.8.4互斥信号量API函数
3.9飞控系统的任务规划与5环控制
第4章飞行控制系统的定时器
4.1STM32F407的系统时钟配置
4.1.1STM32F4的系统时钟树
4.1.2STM32F4的系统时钟初始化
4.1.3STM32F4的系统时钟使能和配置
4.2ST微控制器的定时器模块
4.2.1高级控制定时器(Advancedcontrol Timers)
4.2.2通用定时器(Generalpurpose Timers)
4.2.3基本定时器(Basic Timers)
4.3任务调度定时器
4.4遥控器PWM编码和定时器输入捕获
4.5电子调试器的输出控制PWM和定时器输出比较模式
第5章飞控系统的传感器
5.1飞控系统的传感器
5.2ST微控制器的I2C驱动
5.2.1I2C简介
5.2.2I2C驱动在STM32中的硬件实现
5.2.3I2C驱动在STM32中的软件实现
5.3加速度计的原理和测量信息
5.3.1加速度计的原理
5.3.2加速度计的测量信息
5.4加速度计原始数据采集、校准和滤波
5.4.1加速度计原始数据采集
5.4.2加速度计校准
5.5陀螺仪的原理和测量信息
5.5.1陀螺仪的原理
5.5.2陀螺仪的测量信息
5.6陀螺仪的原始数据采集、校准和滤波
5.6.1陀螺仪原始数据采集
5.6.2陀螺仪校准
5.6.3加速度计与陀螺仪的滤波
5.7磁
林庆峰，吉林大学交通学院博士毕业，清华大学汽车工程系博士后，密歇根大学访问学者，现任教于北京航空航天大学交通科学与工程学院。主要研究方向为智能汽车、驾驶辅助系统。出版、参编专著与教材多部。
谌利，北京航空航天大学电子信息工程学院硕士毕业，现任职于武汉飞航科技有限公司副总经理，负责领导公司研发团队。主要研究方向为嵌入式微处理器，通信与信息系统。出版《深入浅出Coldfire系列32位嵌入式微处理器》、《ARM认证工程师应试指南》等专著与教材多部。
奚海蛟，北京航空航天大学电子信息工程学院博士毕业、博士后，武汉飞航科技有限公司创始人。主要研究方向为飞行器仿真、嵌入式与物联网技术。曾获首届中国航空创业大赛一等奖、中国航空创新创业大会很好奖等多项奖励，出版物联网、嵌入式技术等等专著与教材10余部。
