Polystack — инновационный, модульный полетный контроллер разработанный в Chickadee Tech. Вместо того, чтобы собирать все на одной плате ПК, Polystack позволяет вам собрать в стек нужные именно вам платы расширения. Следовательно вы можете использовать любой, необходимый функционал.
Купить Polystack можно на сайте Chickadee.tech.
Обзор модульной системы Polystack
Модули упакованы в бумажные пакетики. На наклейках указано что внутри, а также краткая инструкция.
Вот, например, содержимое того что идет с ПК на F3.
Платы расширения соединяются при помощи 80 контактного разъема (DF40), в котором есть: питание — 1.8А, 6 GPIO (порты ввода-вывода), i2c, 8 UART и 3 порта SPI. Chickadee уверяют что в стек можно собрать до 7 плат без конфликтов!
Платы стандартного размера — 36 на 36 мм, крепежные отверстия на расстоянии 30.5 мм.
Chickadee называют платы расширения модами (mods). В настоящее время (15 августа 2016) можно приобрести:
- Кредл для FrSky D4R-II
- Кредл для FrSky X4R-SB
- Плата последовательных портов
- Плата для MicroSD
- Кредл для micro MinimOSD
- Кредл для стабилизатора Pololu
- Кредл для приемников
- Платы для тестирования и отладки
Имеется два варианта полетных контроллеров:
- Основанный на F3
- Основанный на F4
Хотелось бы чтобы в скором времени появились новые моды, для автономной навигации или даже для видео передатчика. Думаю скоро появится что-то типа регулятор 4-в-1, надеюсь с интегрированной PDB.
Проект с открытым исходным кодом, это значит что любой может разрабатывать модули для этой системы. Файлы проекта можно скачать на их сайте.
Дальше я детально покажу некоторые модули.
Плата полетного контроллера
ПК очень простой, на нем только процессор, MPU6000 (акселерометр и гироскоп) и 4 контакта для подключения регуляторов. Но благодаря разъему Polystack, доступно 5 UART портов. Обычно на F3 доступно только 3 порта.
На обеих платах (F3 и F4) MPU6000 подключен по шине SPI.
Подключение стабилизатора (Pololu Power Cradle)
Для подключения стабилизатора Pololu требуется отдельный мод или кредл, конечно можно использовать любой другой регулятор, просто подпаяв проводки.
Разъем питания и разъем для подключения в обратной стороне ПК (20 пин).
Лично я считаю, что дизайн этого модуля мог бы быть лучше.
Требуется доп. регулятор, да и то он будет торчать, т.е. влезет не во все рамы. В Chickadee объясняют это тем, что он был разработан для упрощения подключения и большей гибкости. Имейте в виду что Chickadee работают над PDB которая не будет торчать и на которой будет 5В стабилизатор.
Думаю контакты BATT и GND для подключения аккумулятора должны быть немного крупнее, для упрощения пайки, а также поможет избежать КЗ между ними.
Кредл для подключения приемника Frsky (X4R-SB или D4R-II)
Чтобы установить приемник в этот кредл, нужно отпаять разъемы у приемника, и припаять его напрямую.
Кроме того, в кредле есть контакты для телеметрии и Smart Port, к которым можно подпаять проводки.
Версия для X4R-SB
Для D4R-II (пины для использования в режиме PPM уже замкнуты):
Подключение других приемников
Если у вас приемник не Frsky D4R-II и не X4R-SB, тогда эта плата для вас. Есть поддержка последовательного порта (SBUS), PPM и 6 каналов PWM. Владельцам спектрумов она тоже подойдет.
По моему, если вы будете использовать эту плату, то потеряете в модульности, простоте и аккуратности сборки.
MicroSD
Думаю эта плата — лучший пример модульности. Просто ставь и включай. В нее втыкается флешка, на которую пишутся данные blackbox.
На плате SPR Evo FC тоже имеется разъем для SD карты. Те кто не пользуется черным ящиком, ненавидят его, это просто трата места и увеличение цены. В случае PolyStack, у вас есть выбор. Плату можно снять после тюнинга коптера. Очень удобно, правда?
Плата с последовательными портами и отладочная плата
Лично мне эти платы не нужны.
Плата Dual Serial Breakout board дает вам доступ к двум из 5 аппаратных последовательных портов (UART). Т.е. можно подключать разные устройства, которые еще не поддерживает Polystack. Или для того, чтобы вынести это устройство в сторону, например GPS.
Debug board — дает доступ ко всем контактам разъема polystack. Для разработчиков софта и железа это очень полезная плата.
Кастомная версия Betaflight
Polystack работает под управление кастомной версии Betaflight (в настоящее время v3.0). Chickadee сделали офигенную штуку, которую назвали «AutoConfig». Эта функция автоматически определяет какие дочерние платы в данный момент подключены к контроллеру и включает соответствующий функционал в betaflight. Это делает процесс перестановки разных модулей очень простым.
Например, когда вы подключаете плату с MicroSD, Betaflight автоматически включит blackbox и начнет писать данные в масштабе 1:1 (скорости для этого достаточно, т.к. подключение сделано по SPI).
Пользователям больше не нужно беспокоиться об изменении настроек, включении функционала или даже отдельных последовательных портов.
Надеюсь эту штуку в будущем включат в официальную версию Betaflight. Их прошивку можно скачать тут: https://github.com/chickadee-tech/betaflight/releases/
Немного подробностей
Порядок подключения модулей
Не важно в каком порядке вы их подключили. Единственное исключение это питание, плата должна быть расположена под полетным контроллером, все остальные платы — выше.
Как много модулей можно собрать в стек?
Если у вас есть винты достаточной длины, то автоконфиг будет работать с 7 модулями. Также убедитесь что винтов хватит для крепления к раме.
Мой опыт подсказывает, что большинство рам имеют 30 мм стойки, этого будет достаточно для подключения 1-2 модулей.
Что делать, если последовательных портов не хватает?
В полетном контроллере имеется 5 аппаратных последовательных портов, чрезвычайно маловероятно что их не хватит, но на всякий случай я уточнил. Цитирую комментарий Скотта:
Автоконфиг предупредит что портов больше нет. Однако это маловероятно. У микроконтроллеров F3 имеется 5 аппаратных UART портов, у F4 — 6 штук. Дальше, если будет нужно, можно добавить порты при помощи программной эмуляции. Но это пока не реализовано. Сам по себе разъем поддерживает до 8 UART портов (которые имеются в серии F7, если я помню правильно).
Если вам нужно распиновка разъема, то она тут: https://github.com/chickadee-tech/polystack/wiki/Pin-Definitions
Какая высота PolyStack?
Зависит от дочерних плат. Я думаю обычный набор это Power Cradle + FC + X4R-SB Cradle + Micro SD, как показано на картинке. В этом случае высота стека чуть меньше 20 мм. Если вы замените MicroSD на MinimOSD, то получите примерно ту же высоту.
Какие еще платы ожидаются?
Регулятор 4 в 1
Один из популярнейших запросов это плата с 4 регуляторами. Я спросил Скотта, владельца Chickadee об этом и он ответил:
Я не думаю что регуляторы — это хорошее решение для сборки в стек, потому как они очень сильно греются, а также потому, что регуляторы очень быстро развиваются. Сложно идти в ногу со временем при разработке своего форм-фактора.
Запрос уже есть, подробнее тут: https://github.com/chickadee-tech/polystack/issues/4
Я на вашей стороне. Я беспокоюсь о темпе развития регуляторов, новые регуляторы быстро обгонят разработанным нами. Единственная вещь, которую есть соблазн сделать — это экспериментальная плата, где основной микроконтроллер будет напрямую управлять силовыми ключами. Мне любопытно, на сколько снизится задержка.
Если они действительно собираются сделать такую штуку, то я очень хочу взглянуть на то как они интегрируют все в одну плату. Например в случае TBS Power Cube, каждый регулятор — это отдельный слой и они (регуляторы) занимают не мало места по вертикали. Возможно это будет кредл для подключения регуляторов, по принципу KISS ESC.
Плата OSD
Текущая версия модуля OSD требует чтобы micro MinimOSD было подпаяно к нему напрямую. Я спросил Скотта, почему они сами не разработали свою плату OSD, его ответ:
Я все еще думаю над «родной» OSD. Есть пара причин, почему я не начал с нее:
1. Оригинальный чип MAX используемый в MinimOSD значительно более дорогой чем имеющиеся в продаже Micro MinimOSD (они, как многие считают, используют не оригинальные чипы), поэтому они и дешевле. Кроме того пользователи могли купить MinimOSD ранее.
2. Я уже разработал достаточно много схем и хотел снизить сложность.
В будущем мне бы хотелось сделать OSD без MAX7456. Думаю это область уже созрела для инноваций. Вся информация будет тут https://github.com/chickadee-tech/polystack/issues/9
Тем не менее, это то что я хотел бы сделать в будущем. Надеюсь это будет плата без MAX7456, графическое OSD, а не символьное.
Я думаю что возможно создать OSD при помощи микроконтроллера, но без MAX7456. Типа как у BrainFPV, я думаю (поправьте меня, если ошибаюсь) пока STM F4 занят обработкой PID, он может обрабатывать OSD. Но для этого нужна ОС реального времени, а betaflight/raceflight не такие. Поэтому BrainFPV не поддерживает BF и RF (чтобы не потерять OSD).
Мои впечатления
Мне понравилась эта концепция, но можно много чего еще сделать:
- по-моему, нужно минимизировать использование «кредлов», и делать устройства на платах, т.е. пользователям будет не нужно докупать отдельные компоненты и припаивать их
- нужно другое решение для питания, идеальный вариант — одна плата со стабилизаторами и фильтрами
- возможно я слишком придирчивый 🙂 но раз покупатели платят за премиум продукт, может они заслужили упаковку получше, чем бумажные пакетики? 🙂
Плюсы
- вы можете купить только тот функционал который нужен вам
- AutoConfig (автоконфиг) узнает установленное железо и включает соответствующие настройки в конфигурации
- превосходное качество железа
- простое решение — «вставь и лети» — отлично подходит, если нужно что-то заменить очень быстро и прямо в поле
Минусы
- высокая цена
- разъемы очень тонкие и похоже что хрупкие. Даташит на разъем DF40 говорит, что у них всего 30 циклов соединения/разъединения, так что нужно быть аккуратнее с этими разъемами. Грязь также может попасть в разъем? Наверное потребуется их как-то прикрыть сверху
- цель стека — уменьшить занимаемый объем, но в нынешнем виде, результат не очень компактный из-за того что платы занимают целый слой
- разделители для плат отличаются и в них можно запутаться. Проблема в том что у плат разная высота.
Мне хочется поддерживать такие инновации как Polystack, но цена это значимый критерий для большинства из нас. Каждая плата Polystack стоит не мало, а некоторые платы просто кредлы для других компонентов, которые нужно покупать отдельно (Micro MinimOSD, Pololu и т.д. Понятно что это стартап и их первый тираж будет достаточно затратным, из-за малого объема. Но, надеюсь, в дальнейшем цена будет снижаться.