自動化 KiCAD 電路圖與 FMUv6C 重新設計
PX4 飛行控制器的程式化電路圖產生，以及使用元件短缺重新設計 FMUv6C 的挑戰
PX4 飛行控制器的程式化電路圖產生，以及使用元件短缺重新設計 FMUv6C 的挑戰
當你逆向工程開放原始碼飛行控制器設計並規劃自己的變體時，有一個任務會重複不斷出現：電路圖建立。PX4 硬體生態系有成積的設計工作散落在 GitHub 儲存庫中，但要將其轉化為可工作的自訂重新設計電路圖相當繁瑣 — 尤其是當你面對需要一致命名的數十個連接器、電源域和信號路徑時。
這推動我們走向 KiCAD 的程式化電路圖產生，其中電路邏輯存在於結構化資料檔案 (CSV) 中，視覺電路圖作為輸出產生。這種方法讓你可以專注於電氣設計，而不需要手動放置數百個標籤和符號。
我們最初的計劃是重現 Pixhawk FMUv6C — Pixhawk 開放原始碼標準的最新一代。STM32H743 MCU（169 針腳，LQFP）為主飛行單元（FMU）和輸入/輸出板（IO）提供動力，運行完整的 PX4/ArduPilot 堆疊。
電路圖產生專案揭示了幾個需要做出的設計決策：
就在電路圖設計成形之際，市場發生了變化。飛行控制元件價格大幅飆升 — 某些 IMU 型號甚至從市場上消失。
“飛行控制元件價格顯著上漲，某些 IMU 型號出現短缺和驚人的價格上漲。”
Pixhawk 6C 指定的 ICM-42688 無法取得。根本原因似乎是一個大國的大規模無人機訂單，觸發了市場上對飛行控制零件的搶購。正如一位供應商所說：
“在這六個月的過渡期間，飛行控制產品將優先提供給長期合作的客戶和經常光顧的客戶。”
這強化了我們暫時不追求 FMUv6C 量產的決定。單位成本受到 HDI PCB 要求（埋孔、8 層堆疊）和元件稀缺的推動，使得難以具有競爭力的定價。一張 HDI PCB 的報價為每塊 550 新台幣，最低訂購量 200 塊 — 這意味著即使只訂購 20 塊也需要 11 萬新台幣。
Holybro 6C 的電源樹為理解完整的電源域架構提供了參考：
設計將電源分為不同的域：電池輸入、FMU 電源、IO 電源、感測器電源和伺服器電源。每個域都有自己的電壓調節、故障偵測和監控電路。關鍵信號包括 N_BRICK_VALID、FMU_BAT2_V、VDD_3V3_SENSORS_EN 以及各種電流/電壓監控 ADC 輸入。
在進行任何自訂硬體設計之前，理解這種架構至關重要 — 這不僅為了確保與現有電源模組的相容性，也為了規劃我們自己的電壓調節和保護電路應該放在哪裡。
由於成本和供應限制，FMUv6C 重新設計暫時擱置，我們將焦點轉向可以更快速推進的較小規模專案。基於 RP2350B 的飛行控制器（使用 BetaFlight）和 TFC1 自訂 PCB 成為我們主要的開發路徑 — 這些專案的元件可用性更好，外觀形式也允許在設計決策上有更大的彈性。
電路圖產生工具本身仍然是未來任何硬體迭代的有價值資產，我們正考慮將其開放原始碼以貢獻給社群。