快速入门¶

项目简介¶

ESP-Drone 是基于乐鑫 ESP32/ESP32-S2/ESP32-S3 开发的小型无人机解决方案，可使用手机 APP 或游戏手柄通过 Wi-Fi 网络进行连接和控制。该方案硬件结构简单，代码架构清晰，支持功能扩展，可用于 STEAM 教育等领域。项目部分代码来自 Crazyflie 开源工程，继承 GPL3.0 开源协议。

主要特性¶

ESP-Drone 具备以下特性：

支持自稳定模式 (Stabilize mode)：自动控制机身水平，保持平稳飞行。
支持定高模式 (Height-hold mode)：自动控制油门输出，保持固定高度。
支持定点模式 (Position-hold mode)：自动控制机身角度，保持固定空间位置。
支持 PC 上位机调试：使用 cfclient 上位机进行静态/动态调试。
支持 APP 控制：使用手机 APP 通过 Wi-Fi 轻松控制。
支持游戏手柄 (gamepad) 控制：通过 cfclient 使用游戏手柄轻松控制。

主要组件¶

ESP-Drone 2.0 使用模块化的设计思路，由主控板和扩展板组成。

主控制板：搭载 ESP32-S2 模组和支持基础飞行的必要传感器，并提供硬件扩展接口。
扩展板：搭载扩展传感器，可对接主控制板的硬件扩展接口，支持高级飞行功能。

序号	模块名	主要元器件	功能	接口	安装位置
1	主控制板 - ESP32-S2	ESP32-S2-WROVER + MPU6050	基础飞行	提供 I2C SPI GPIO 扩展接口
2	扩展板 - 定点模块	PMW3901 + VL53L1X	室内定点飞行	SPI + I2C	底部，面向地面
3	扩展板 - 气压定高模块	MS5611 气压	气压定高	I2C 或 MPU6050 从机	顶部或底部
4	扩展板 - 指南针模块	HMC5883 罗盘	无头模式等高级模式	I2C 或 MPU6050 从机	顶部或底部

详情可查阅：硬件参考。

ESP-IDF 简介¶

ESP-IDF 是乐鑫为 ESP32/ESP32-S2/ESP32-S3 提供的物联网开发框架。

ESP-IDF 包含一系列库及头文件，提供了基于 ESP32/ESP32-S2/ESP32-S3 构建软件项目所需的核心组件。
ESP-IDF 还提供了开发和量产过程中最常用的工具及功能，例如：构建、烧录、调试和测量等。

详情可查阅：ESP-IDF 编程指南。

Crazyflie 简介¶

Crazyflie 是来自 Bitcraze 开源工程的四旋翼飞行器，具备以下特性：

支持多种传感器组合，可以轻松实现定高模式、定点模式等高级飞行模式。
基于 FreeRTOS 编写，将复杂的无人机系统，分解成多个具有不同优先级的软件任务。
设计了功能完备的 cfclient 上位机和 CRTP 通信协议，便于实现调试、测量和控制。

crazyflie-overview — 多架无人机同时探索周围环境，灵活避开障碍物，同时避开其它无人机。A swarm of drones exploring the environment, avoiding obstacles and each other. (Guus Schoonewille, TU Delft)¶

详情可查阅 Crazyflie 官网。

准备工作¶

硬件组装¶

请按照下述步骤组装 ESP32-S2-Drone V1.2：

硬件介绍和管脚资源分配可查阅：硬件参考。

安装 ESP-Drone APP¶

ESP-Drone APP 同时支持 Android 系统和 iOS 系统。

扫描下方二维码，下载 Android APP：

下载 iOS APP：

在 App Store 中搜索 ESP-Drone，点击下载并安装。

iOS APP 源代码：ESP-Drone-iOS

Android APP 源代码：ESP-Drone-Android

安装 cfclient¶

安装 cfclient 为可选步骤，用于实现高级调试，非必须使用。

1. 安装 CRTP 协议支持包

1.1 下载源代码

git clone -b esp-drone  https://github.com/qljz1993/crazyflie-lib-python.git

1.2 进入源码目录，安装依赖

pip3 install -r requirements.txt

1.3 安装 CRTP 包

pip3 install -e .

2. 安装 cfclient

2.1 下载源代码

git clone -b esp-drone https://github.com/qljz1993/crazyflie-clients-python.git

2.2 进入源码目录，安装依赖

sudo apt-get install python3 python3-pip python3-pyqt5 python3-pyqt5.qtsvg

2.3 安装 cfclient 客户端

pip3 install -e .

2.4 启动客户端

python3 ./bin/cfclient

3. 配置遥控器

3.1 配置 4 个控制轴：Roll 、Pitch、Yaw、Thrust。

3.2 配置一个按键为 Assisted control，用于飞行模式切换。

手机 APP 使用指南¶

Wi-Fi 连接¶

手机扫描 Wi-Fi AP。ESP-Drone 设备用作 AP，其 SSID 及密码如下：

SSID：ESP-DRONE_XXXX（XXXX 根据 MAC 设置）PASSWORD：12345678

点击该 AP，手机与 ESP-Drone 设备建立 Wi-Fi 连接。

个性化设置¶

在该步骤中，您可以按照具体的应用场景进行个性化配置，或使用默认配置。

```
默认配置：

Flight control settings
    1. Mode: Mode2
    2. Deadzone: 0.2
    3. Roll trim: 0.0
    4. Pitch trim: 0.0
    5. Advanced flight control : true
    6. Advanced flight control preferences
        1. max roll/pitch angle: 15
        2. max yaw angle: 90
        3. max thrust: 90
        4. min thrust: 25
        5. X-Mode: true
Controller settings
    1. use full travel for thrust: false
    2. virtual joystick size: 100
App settings
    1. Screen rotation lock: true
    2. full screen mode:true
    3. show console: true
```

控制飞行¶

打开 APP，点击 Connect 按钮，连接小飞机。连接成功，小飞机绿灯闪烁。
轻推油门，小飞机起飞。
在 APP 上滑动，控制小飞机方向。

PC cfclient 使用指南¶

cfclient 是 Crazeflie 源工程的上位机，完全实现了 CRTP 协议中定义的功能，可以加快飞机的调试过程。ESP-Drone 项目对该上位机进行裁剪和调整，满足功能设计需求。

项目中有很多相关的文件，例如配置文件和缓存文件，其中 JSON 文件用来存储配置信息。关于配置信息中内容的解读，可参考：User Configuration File。

飞行设置¶

基本飞行设置 (Basic Flight Control)¶

飞行模式 (Flight mode)：基本模式和高级模式
- 基本模式 (Normal mode)：初学者使用。
- 高级模式 (Advanced mode)：设置解锁最大角度，设置最大油门。
自动模式 (Assisted mode)
- 定海拔模式 (Altitude-hold mode)：保持飞行海拔，需要气压计支持。
- 定点模式 (Position-hold mode)：保持当前位置，需要光流和 TOF 支持。
- 定高模式 (Height-hold mode)：保持相对高度，触发时保持高于地面 40 cm，需要 TOF 支持。
- 悬停模式 (Hover mode)：触发时保持高于地面 40 cm，并悬停在起飞点，需要光流和 TOF 支持。
角度修正 (Trim)
- 翻滚角修正 (Roll Trim)：用于弥补传感器水平安装误差。
- 俯仰角修正 (Pitch Trim)：用于弥补传感器水平安装误差。