概述，飞控传感器包括陀螺仪、GPS、气压高度计等，主要使用串口或I2C传输测量的飞行器姿态、位置数据。输出则主要采用PWM控制舵机或电机电调，也会使用数字接口做简单的通断控制。RP2040的接口可灵活设置为硬串口、软串口或I2C接口，也可以设置为PWM输出口，用作飞控主板是很适合的。本实例中，占用2个硬串口、1个软串口、1个I2C口，接人GPS、LoRa、陀螺仪、气压高度计，以50或100Hz的频率实时采集飞行器姿态数据，以18Hz速率采集GPS位置、速度及气压高度数据，并实时控制数字口或PWM输出，LoRa模块能传输飞行数据至地面站，以及远程定位和搜索飞行器。

1，主板硬件：

使用一块成本7块多的RP2040单片机

2，实例用外设模块：

GPS模块 深圳飞空M10 RC12-BO：18Hz高刷新率，支持UBX格式输出，有直接测速输出

陀螺仪GY95T：响应快，串口输出

气压高度计BMP390：高精度

远程通信LoRa 泽耀科技A39C-T900A30S1a：高传输率

舵机 NEEBRC 3.7G：数字舵机，响应速度较快，能低压3.7V工作

3，连线：

3.1 电源，所有模块及RP2040的Vcc并联接在一起，GND也连在一起，调试时由RP2040的Type-C插电脑供电，脱机使用时Vcc并联点与GND并联点分别接单节锂电池正负极，可串电源开关。如使用舵机，因其电流较大，其正负极应单独接线连锂电池正负极；

3.2 GPS模块，左数（按上图放置的情况下）第一根线红色为数据输出线，接RP2040第5脚（GP05），左数第2根黑线为数据输入线，接RP2040 GP05，左数第3黄线、4号绿线分别为Vcc和GND。对应由硬串口2代码Serial2控制。模块还剩2根线为磁罗盘数据线，悬空不用。程序都使用查询方式，因此接好这4根线后，即使还没有接好别的模块，也可以试着运行程序，应该可以在串口监视器里看到GPS数据，在室内无卫星信号的情况下，卫星数为0，其他数值也是0，程序能正常运行。放到窗户外或室外，等上二十几秒就能看见卫星数增加，获得当地经纬度等数据。

3.3 陀螺仪，TD、RC脚分别接RP2040 GP02、03脚，由程序setup中的软串口GYSerial控制。同样，接人陀螺仪模块后，重新插电就能看到测量的姿态数据。

3.4 LoRa，RXD、TXD分别接RP2040 GP0、1脚，由程序setup中的硬串口Serial1控制。

3.5 气压高度计，SDA及SCL分别接RP2040 GP08、09脚，对应setup的I2C接口。

3.6 舵机，黄色控制线接RP2040 GP14-17任意一脚，由代码analogWrite输出PWM信号控制。

3.7 数字输出，可接其余任意引脚，控制三极管、MOS开关模块等执行通断动作。

4，通信基础，串口通信使用Serial1、Serial2、XSerial这一类函数。RP2040有两个硬串口UART1和URAT2，由Serial1和Serial2函数控制，每个硬串口可以在给定的两组引脚中选定两个引脚，如串口1可以选0、1或12、13，如图

设置串口包括指定串口引脚（RX、TX），设置通信速率（115200）等。使用时，在主循环loop中查询是否该串口有数据，如果有数据则依次每次读取一个8位二进制数据。不同设备或模块的串口数据有特定的数据头，比如陀螺仪GY95T的数据头是0xA4、0x03，而GPS的数据则总是以0xB5、0x62开头。对读取的前两个数据进行判断，符合该设备的数据头再依次读取后边的传感器值，通常每个测量值由读取的3个或4个8位二进制数据组成，经过简单8位移（或x256）加和得到测量值。

除这两个硬串口外，还可以使用软串口SoftwareSerial，可以选定任意两个引脚做软串口的数据收发脚RX和TX使用，具体使用方面与硬串口没什么差别，见附件代码。

串口输出应该是最简单的数据通信模式了，有的模块没有串口输出，只有I2C和SPI，I2C也是只占用2个管脚，与串口的区别在于使用的函数不一样，要使用到打包的库函数wire.h，每个模块有一个特定地址，所以可以多个模块并接到RP2040同样两个管脚上，单次只对某个地址的模块读数。本实例中气压高度计就没有串口输出，使用别人编好的开源代码（DFRobot_BMP3XX.h），经过简单设置后，可以用函数如sensor.readAltitudeM（）读取数据，看起来比串口还简单，对初学者还是比较友好的。

5，代码解析

GPS_GY_H_2040_LoRa_Sv.txt5.47KBTXT72次下载

5.1，首先#include各种库*.h，主要是RP2040兼容Arduino的库，也有气压高度计的库。别的模块也是可以用库的，也就是别人编好的代码函数，不过在本实例看来必要性不大，串口模式的话直接读就很简单了，如果使用多个串口模块，其代码都是一样的。

5.2，设置，包括气压高度计函数定义，地址设定。还有测量数据名、类型定义，SoftwareSerial GYSerial（2，3）定义了一个软串口的名称及管脚，用于陀螺仪数据连接。进入setup设置函数，设置12-17为数字输出口，定义PWM频率和分辨率。然后设置了两个硬串口管脚，注意GPS的硬串口还要设置一个较大的FIFO，否则数据偶尔会出错，然后启动几个串口。setup中还设置了I2C引脚（8，9），并设置初始海拔高度。

5.3，主循环，陀螺仪软串口GYSerial和GPS硬串口Serial1都采用查询方式，如果数据没准备好就跳过，因此陀螺仪将会以50Hz速率读GY串口，因为它的初始设置是50Hz发一次数据，这个速率也是可以根据说明书来设置的。而GPS速率只有18Hz，气压高度计在高精度读取时差不多也是20几Hz，本实例中把气压高度计的读取放到了GPS串口读取中，因此GPS和气压高度计会以18Hz速率读出。串口打印Serial输出数据到电脑，会看到每2-3次GY数据后会跳出一个GPS和高度数据，因为50Hz差不多就是18Hz的2-3倍。注意每个读数都要加一个100us左右延迟，以匹配串口速率，不然数据会出错。

5.4，串口读数，如上述第4节所述，串口读数首先查询是否有数据，然后读取两个数据看看是不是正确的数据头，然后再用一个for循环批量读取数据到buf数组。

5.5，测量数据生成，根据GY95T模块说明书及GPS的UBX数据协议，不同测量数据在串口数据不同位，找到这些位对应的数组索引，就可以通过位移将高8位、低8位，甚至4个8位二进制数合成一个测量数据。

5.6，PWM控制输出，对于姿态控制，可以设置简单的PD反馈，也就是将姿态陀螺仪的角度和角速度各自乘反馈系数，转换成整型数后放到analogWrite值，不同飞行器用途需要线性组合姿态角进行控制，都是需要自己根据用途设置及调参的。对于开伞这一类简单控制，只需要设置开伞条件，如下降速度大于5m/s，启动给定管脚数字输出即可。

5.7，LoRa远程数据传输，基本原理见之前的帖子，在本实例中不是直接传送GPS所有原始数据，而是选取几个关键数据传输，这样可以减少数据量。在飞行器落地后，还可以在主循环中加delay，设置成每1秒甚至10秒采集和传输一次数据，以达到节能的目的。

本实例是打算应用在火箭上，对体积重量均有限制要求，因此采用了立体布线，将陀螺仪和气压高度计用2.54插针焊在了RP2040上。最上图左边为飞控系统，右边为地面接收站，屏幕显示实时传回的数据。调试时天线打了两个圈，不然无线电发射功率有点大，数据传输会受到干扰出错。

最终火箭应用实例的成品如下图，从上至下依次为GPS（要放在最上面接收卫星信号），陀螺仪、气压高度计、RP2040飞控主板、LoRa、锂电池。含电池重量29.5g，可以装入内径40mm长度40mm的箭体电子仓内。