ArduPilot - T3 Foundation Gemstone Project

1. Genel Bakış

ArduPilot; sabit kanatlı, döner kanatlı, kara araçları ve denizaltılar dahil olmak üzere çeşitli araç türlerini destekleyen olgun, özellik açısından zengin bir açık kaynaklı otopilot sistemidir. Bu kılavuz, T3 Gemstone O1 geliştirme kartlarında ArduPilot çalıştırmayı kapsar.

2. Donanım Özellikleri

Atalet Ölçüm Birimi (IMU)

Model: InvenSense ICM-20948
Arayüz: SPI

Manyetometre (Pusula)

Model: AKM AK09916
Arayüz: Dahili (ICM-20948 üzerinden)
Harici I2C Pusula Taraması: Etkin

Barometre

Model: STMicroelectronics LPS22DFTR
Arayüz: SPI

CAN Veri Yolu

Transceiver: TCAN1462-Q1
Arayüz: 1x CAN arayüzü mevcut

Batarya İzleyici

Model: ADS1115
Arayüz: 0x48 adresinde I2C-MCU0 üzerinden harici olarak bağlanabilir
Kanallar: Voltaj/akım algılama için 4 kanallı 16-bit ADC

Durum Göstergeleri

LED’ler: Yeşil-kırmızı durum LED’leri
Buzzer: GPIO-26 üzerinden harici olarak bağlanabilir

GPS, RC Girişi ve PWM Çıkışları

GPS: UART-MAIN6 üzerinden seri iletişim, I2C-MCU0 üzerinden harici pusula
RC Girişi: UART-MAIN1 üzerinden SBUS iletişimi
PWM Çıkışları: 40-pin GPIO başlığından erişilebilen 7 adet donanımsal PWM kanalı

3. Kurulum

ArduPilot, T3 Gemstone APT deposu aracılığıyla bir Debian paketi olarak dağıtılır. Paket, tüm araç türleri için önceden derlenmiş binary dosyaları ve gerekli yapılandırma dosyalarını içerir.

gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo apt update
gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo apt install t3-gem-ardupilot

Kurulum aşağıdaki dizin yapısını oluşturur:

/opt/ardupilot/
├── bin/
│   ├── arducopter
│   ├── arduplane
│   ├── ardurover
│   └── ardusub
├── etc/
│   ├── ardupilot.env
│   └── ardupilot.parm
└── var/
    ├── log/
    ├── storage/
    └── terrain/

ArduPilot’u kaynaktan derlemeyi tercih ederseniz, derleme talimatları github.com/t3gemstone/ardupilot adresinde mevcuttur

3.1. Device-tree Overlay’leri

ArduPilot’u çalıştırmadan önce, gerekli çevre birimleri yapılandırmak için çeşitli device-tree overlay’lerini etkinleştirmelisiniz. /boot/uEnv.txt dosyasını düzenleyin ve aşağıdaki overlay’leri overlays= satırına ekleyin:

k3-am67a-t3-gem-o1-spidev0-1cs.dtbo
k3-am67a-t3-gem-o1-i2c1-400000.dtbo
k3-am67a-t3-gem-o1-uart-ttys0.dtbo
k3-am67a-t3-gem-o1-uart-ttys6.dtbo
k3-am67a-t3-gem-o1-pwm-ecap0-gpio12.dtbo
k3-am67a-t3-gem-o1-pwm-ecap1-gpio16.dtbo
k3-am67a-t3-gem-o1-pwm-ecap2-gpio18.dtbo
k3-am67a-t3-gem-o1-pwm-epwm0-gpio5-gpio14.dtbo
k3-am67a-t3-gem-o1-pwm-epwm1-gpio6-gpio13.dtbo

Örnek /boot/uEnv.txt yapılandırması:

overlays=k3-am67a-t3-gem-o1-spidev0-1cs.dtbo k3-am67a-t3-gem-o1-i2c1-400000.dtbo k3-am67a-t3-gem-o1-uart-ttys0.dtbo k3-am67a-t3-gem-o1-uart-ttys6.dtbo k3-am67a-t3-gem-o1-pwm-ecap0-gpio12.dtbo k3-am67a-t3-gem-o1-pwm-ecap1-gpio16.dtbo k3-am67a-t3-gem-o1-pwm-ecap2-gpio18.dtbo k3-am67a-t3-gem-o1-pwm-epwm0-gpio5-gpio14.dtbo k3-am67a-t3-gem-o1-pwm-epwm1-gpio6-gpio13.dtbo

Değişikliklerin etkili olması için kartı yeniden başlatın:

gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo reboot

3.2. Systemd Servis Yönetimi

Her ArduPilot araç türünün kendi systemd servisi vardır:

arducopter.service - Çok rotorlu döner kanatlılar
arduplane.service - Sabit kanatlı uçaklar
ardurover.service - Kara araçları
ardusub.service - Su altı araçları

Birbirleriyle çakıştıkları için aynı anda yalnızca bir araç servisi etkinleştirilebilir.

3.2.1. Araç Başlatma

Araç türünüze göre ArduPilot’u çalıştırmak için ilgili servisi etkinleştirin ve başlatın:

# Döner kanatlılar için
gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo systemctl enable arducopter.service
gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo systemctl start arducopter.service

3.2.2. Araç Türlerini Değiştirme

Farklı bir araç türüne geçmek için önce mevcut servisi devre dışı bırakın:

# Mevcut aracı devre dışı bırak
gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo systemctl disable arducopter.service
gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo systemctl stop arducopter.service

# Yeni aracı etkinleştir
gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo systemctl enable arduplane.service
gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo systemctl start arduplane.service

3.2.3. Sistem Yapılandırma Servisi

ardupilot-sysconfig.service, GPIO pinlerini ve diğer çevre birimleri yapılandırarak kartı ArduPilot çalıştırmaya hazırlayan tek seferlik bir servistir. Bu servis herhangi bir araç servisi etkinleştirildiğinde otomatik olarak çalışır ve manuel müdahale gerektirmez.

3.2.4. Servis Durumunu Kontrol Etme

ArduPilot servis durumunu ve günlüklerini izleyin:

# Servis durumunu kontrol et
gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo systemctl status arducopter.service

# Gerçek zamanlı günlükleri görüntüle
gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo journalctl -u arducopter.service -f

# Son günlükleri görüntüle
gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo journalctl -u arducopter.service -r

4. Yapılandırma

Yapılandırma dosyalarını değiştirdikten sonra, değişikliklerin etkili olması için ArduPilot servisini yeniden başlatın:

gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo systemctl restart arducopter.service

4.1. ArduPilot Başlangıç Ayarları

/opt/ardupilot/etc/ardupilot.env dosyası, seri port yapılandırması, dizin yolları ve performans seçenekleri dahil olmak üzere ArduPilot için komut satırı argümanlarını tanımlar. Seri Port Yapılandırması:

# USB Gadget Ethernet - MAVLink2 (Varsayılan)
SERIAL0=--serial0 udp:192.168.7.255:14550:bcast

# Telemetry UART 57600 Baud, MAVLink 1
SERIAL1=--serial1 /dev/ttyS0

# GPS UART 230400 Baud
SERIAL3=--serial3 /dev/ttyS6

# SBUS RC Girişi UART 100000 Baud
SERIAL5=--serial5 /dev/ttyS3

Gerektiğinde ek seri portları yorum satırından çıkarabilir ve yapılandırabilirsiniz. Seri portlar hakkında ek bilgiler ArduPilot’un dokümanında bulunabilir. Dizin Yolları (İsteğe Bağlı):

LOG_DIRECTORY=--log-directory /opt/ardupilot/var/log
TERRAIN_DIRECTORY=--terrain-directory /opt/ardupilot/var/terrain
STORAGE_DIRECTORY=--storage-directory /opt/ardupilot/var/storage
MODULE_DIRECTORY=--module-directory /usr/lib/ardupilot/modules

4.2. ArduPilot Parametreleri

/opt/ardupilot/etc/ardupilot.parm dosyası başlangıçta yüklenen varsayılan parametreleri tanımlar.

# SERIAL5'i SBUS RC girişi olarak ayarla
SERIAL5_PROTOCOL,23
SERIAL5_BAUD,100

Ek parametreler ArduPilot’un dokümanını takip ederek eklenebilir.

4.3. Gerçek Zamanlı Performans için CPU İzolasyonu

Linux, CPU çekirdeklerini kernel işlem zamanlayıcısından izole etmeyi destekler. Bu, ArduPilot’un gerçek zamanlı olmayan işlemlerden etkilenmeden kendine adanmış çekirdeklerde çalışmasına izin vererek gecikme ve jitter karakteristiklerini iyileştirir. ArduPilot için 2 ve 3 numaralı çekirdekleri izole etmek için:

Kernel önyükleme parametrelerini düzenleyin /boot/uEnv.txt dosyasını açın ve kernel argümanlarına isolcpus=2,3 ekleyin:
args_mmc=setenv bootargs isolcpus=2,3 console=${console} ...
CPU atamasını yapılandırın /opt/ardupilot/etc/ardupilot.env dosyasını düzenleyin ve CPU_AFFINITY satırını yorum satırından çıkarın:
CPU_AFFINITY=--cpu-affinity 2,3
Kartı yeniden başlatın
gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo reboot

Yeniden başlatma sonrasında ArduPilot yalnızca 2 ve 3 numaralı çekirdeklerde çalışırken, sistem işlemleri 0 ve 1 numaralı çekirdekleri kullanır.

5. Kullanım

5.1. Kart Yönlendirmesi

Kartı aracınıza GemStone logosu aracın önüne bakacak şekilde monte edin. Bu, uygun sensör yönlendirmesi ve koordinat sistemi hizalamasını sağlar.

5.2. Durum LED’leri

CSI/DSI portlarının yakınında bulunan yeşil-kırmızı durum LED’leri uçuş kontrolcüsünün mevcut durumunu gösterir. Ayrıntılı LED desenleri ve anlamları için ArduPilot’un dokümanına bakınız.

5.3. Uçuş Kayıtları

ArduPilot, uçuş kayıtlarını /opt/ardupilot/var/log/ dizininde binary BIN formatında saklar. Kayıtlar otomatik olarak döndürülür ve LASTLOG.TXT en son kaydın numarasını gösterir. Bu kayıtlar UAV Log Viewer kullanılarak analiz edilebilir.

5.4. Çevre Birimler

40-pin GPIO başlığı çevre birimlere, PWM çıkışlarına ve iletişim arayüzlerine erişim sağlar.

5.4.1. GPIO Pinout

Aşağıdaki tablo, device-tree overlay’leri uygulandıktan sonra GPIO başlığındaki her pinin işlevini gösterir. Tablo, kartın GemStone logosunu dik görebileceğiniz şekilde yönlendirildiğini varsayar.

3v3 Power	3v3 Power	5v Power	5v Power
I2C-MCU0 SDA (GPS, ADS1115)	GPIO-2	5v Power	5v Power
I2C-MCU0 SCL (GPS, ADS1115)	GPIO-3	GND	GND
UART-MAIN6 RX (GPS)	GPIO-4	GPIO-14	PWM-0B (RCOut-2)
GND	GND	GPIO-15	UART-MAIN1 RX (RCIn SBUS)
UART-MAIN6 TX (GPS)	GPIO-17	GPIO-18	PWM-ECAP2 (RCOut-7)
	GPIO-27	GND	GND
	GPIO-22	GPIO-23
3v3 Power	3v3 Power	GPIO-24	UART-WKUP0 TX (Telemetry)
SPI-MCU0 MOSI	GPIO-10	GND	GND
SPI-MCU0 MISO	GPIO-9	GPIO-25
SPI-MCU0 SCLK	GPIO-11	GPIO-8	SPI-MCU0 CS0
GND	GND	GPIO-7	UART-WKUP0 RX (Telemetry)
I2C-WKUP0 SDA (Reserved)	GPIO-0	GPIO-1	I2C-WKUP0 SCL (Reserved)
PWM-0A (RCOut-1)	GPIO-5	GND	GND
PWM-1A (RCOut-3)	GPIO-6	GPIO-12	PWM-ECAP0 (RCOut-5)
PWM-1B (RCOut-4)	GPIO-13	GND	GND
	GPIO-19	GPIO-16	PWM-ECAP1 (RCOut-6)
Buzzer	GPIO-26	GPIO-20
GND	GND	GPIO-21

5.4.2. Cihaz Yolları

Her çevre birimi için Linux cihaz yolları:

UART-WKUP0	`/dev/ttyS0`
UART-MAIN1	`/dev/ttyS3`
UART-MAIN6	`/dev/ttyS6`

I2C-MCU0	`/dev/i2c-1`

SPI-MCU0 CS0	`/dev/spidev0.0`

PWM-0A	`/sys/class/pwm/pwmchip3/pwm0`
PWM-0B	`/sys/class/pwm/pwmchip3/pwm1`
PWM-1A	`/sys/class/pwm/pwmchip5/pwm0`
PWM-1B	`/sys/class/pwm/pwmchip5/pwm1`
PWM-ECAP0	`/sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0`
PWM-ECAP1	`/sys/class/pwm/pwmchip1/pwm0`
PWM-ECAP2	`/sys/class/pwm/pwmchip2/pwm0`

5.4.3. RC Girişi

Kart, UART-MAIN1 RX (GPIO-15) pini üzerinden SBUS protokolü aracılığıyla RC girişini destekler. SBUS, RC alıcınız ile uçuş kontrolcüsü arasında güvenilir iletişim sağlayan yaygın olarak kullanılan dijital bir RC protokolüdür.

5.4.3.1. Sinyal Tersleme Gereksinimi

SBUS protokolü ters çevrilmiş bir seri sinyal kullanır, bu da SBUS alıcınız ile UART-MAIN1 RX pini arasında harici bir sinyal tersleyici devresi kullanmanız gerektiği anlamına gelir. Bu tersleyici olmadan, kart SBUS verisini doğru şekilde okuyamayacaktır. Sinyal tersleyici devresini oluşturmak için şunlara ihtiyacınız olacak:

1x NPN transistör (örn. S9014 TO-92 paket)
1x 10kΩ direnç
1x 1kΩ direnç

Bağlantı Detayları:

SBUS alıcı çıkışı, 1kΩ direnç üzerinden transistör base’ine bağlanır
Transistör kollektörü, UART-MAIN1 RX pinine (GPIO-15) bağlanır
10kΩ pull-up direnci, kollektör ile 3v3 VCC arasına bağlanır
Transistör emitörü, GND’ye bağlanır

5.5. QGroundControl Bağlantısı

QGroundControl (QGC), ArduPilot için önerilen yer kontrol istasyonudur. UDP veya seri telemetri üzerinden bağlanabilirsiniz.

5.5.1. USB-Ethernet Bağlantısı (Varsayılan)

Gemstone kartını USB Type-C kablosu ile bilgisayarınıza bağlayın. Kart, otomatik IP yapılandırmasıyla USB üzerinden Ethernet sağlamak için USB Gadget API kullanır:

Kart IP’si: 192.168.7.2
PC IP’si: DHCP üzerinden atanır (genellikle 192.168.7.59)
MAVLink Portu: 192.168.7.255:14550 adresinde UDP yayını

QGC, UDP otomatik bağlantı etkinse (varsayılan ayar) araca otomatik olarak algılayacak ve bağlanacaktır.

5.5.2. Seri Telemetri Bağlantısı

Radyo modülleri kullanarak kablosuz telemetri için:

Telemetri radyosunu Gemstone kartına bağlayın
- Telemetri modülünü kartta yer alan UART-WKUP0 pinlerine bağlayın
Telemetri radyosunu bilgisayara bağlayın
- İkinci radyo modülünü USB-to-TTL yardımıyla bilgisayarınıza takın
- Oluşturulan TTY cihazını not edin (örn. /dev/ttyUSB0)
QGroundControl’ü yapılandırın
- Application Settings → Comm Links açın
- Add düğmesine tıklayın
- Doğru seri portu ve 57600 baud hızını seçin
- Yapılandırmayı kaydedin ve Connect butonuna tıklayın

MAVLink mesajları artık gelmeli ve QGC’de aracın durumunu görmelisiniz.

6. Sorun Giderme

6.1. ArduPilot Servisi Başlamıyor

Servis durumunu ve günlüklerini kontrol edin:

gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo systemctl status arducopter.service
gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo journalctl -u arducopter.service -r

6.2. MAVLink Bağlantısı Yok

Bilgisayardan ağ yapılandırmasını doğrulayın:

ubuntu@host:~$ ping 192.168.7.2

Gemstone kartından ArduPilot’un çalıştığını ve yayın yaptığını kontrol edin:

gemstone@t3-gem-o1:~$ sudo netstat -u -n | grep 14550

Uygulama Ayarlarında QGC UDP otomatik bağlantının etkin olduğundan emin olun.

6.3. GPS Algılanmıyor

GPS, UART-MAIN6’ya (GPIO-4 ve GPIO-17) ve I2C-MCU0’a (GPIO-2 ve GPIO-3 pinleri) bağlı olmalıdır. GPIO başlık pinlerinde GPS bağlantısını kontrol edin ve yapılandırmayı doğrulayın:

gemstone@t3-gem-o1:~$ cat /opt/ardupilot/etc/ardupilot.env | grep SERIAL3

6.4. PWM Çıkışları veya Seri Portlar Çalışmıyor

Device-tree overlay’lerinin yüklendiğini doğrulayın:

gemstone@t3-gem-o1:~$ ls /proc/device-tree/chosen/overlays

Device-tree Overlay’leri bölümünde listelenen isimleri görmelisiniz. Eksik varsa, /boot/uEnv.txt yapılandırmasını kontrol edin ve kartı yeniden başlatın.

​1. Genel Bakış

​2. Donanım Özellikleri

​ Atalet Ölçüm Birimi (IMU)

​ Manyetometre (Pusula)

​ Barometre

​ CAN Veri Yolu

​ Batarya İzleyici

​ Durum Göstergeleri

​ GPS, RC Girişi ve PWM Çıkışları

​3. Kurulum

​3.1. Device-tree Overlay’leri

​3.2. Systemd Servis Yönetimi

​3.2.1. Araç Başlatma

​3.2.2. Araç Türlerini Değiştirme

​3.2.3. Sistem Yapılandırma Servisi

​3.2.4. Servis Durumunu Kontrol Etme

​4. Yapılandırma

​4.1. ArduPilot Başlangıç Ayarları

​4.2. ArduPilot Parametreleri

​4.3. Gerçek Zamanlı Performans için CPU İzolasyonu

​5. Kullanım

​5.1. Kart Yönlendirmesi

​5.2. Durum LED’leri

​5.3. Uçuş Kayıtları

​5.4. Çevre Birimler

​5.4.1. GPIO Pinout

​5.4.2. Cihaz Yolları

​5.4.3. RC Girişi

5.4.3.1. Sinyal Tersleme Gereksinimi

​5.5. QGroundControl Bağlantısı

​5.5.1. USB-Ethernet Bağlantısı (Varsayılan)

​5.5.2. Seri Telemetri Bağlantısı

​6. Sorun Giderme

​6.1. ArduPilot Servisi Başlamıyor

​6.2. MAVLink Bağlantısı Yok

​6.3. GPS Algılanmıyor

​6.4. PWM Çıkışları veya Seri Portlar Çalışmıyor

1. Genel Bakış

2. Donanım Özellikleri

Atalet Ölçüm Birimi (IMU)

Manyetometre (Pusula)

Barometre

CAN Veri Yolu

Batarya İzleyici

Durum Göstergeleri

GPS, RC Girişi ve PWM Çıkışları

3. Kurulum

3.1. Device-tree Overlay’leri

3.2. Systemd Servis Yönetimi

3.2.1. Araç Başlatma

3.2.2. Araç Türlerini Değiştirme

3.2.3. Sistem Yapılandırma Servisi

3.2.4. Servis Durumunu Kontrol Etme

4. Yapılandırma

4.1. ArduPilot Başlangıç Ayarları

4.2. ArduPilot Parametreleri

4.3. Gerçek Zamanlı Performans için CPU İzolasyonu

5. Kullanım

5.1. Kart Yönlendirmesi

5.2. Durum LED’leri

5.3. Uçuş Kayıtları

5.4. Çevre Birimler

5.4.1. GPIO Pinout

5.4.2. Cihaz Yolları

5.4.3. RC Girişi

5.5. QGroundControl Bağlantısı

5.5.1. USB-Ethernet Bağlantısı (Varsayılan)

5.5.2. Seri Telemetri Bağlantısı

6. Sorun Giderme

6.1. ArduPilot Servisi Başlamıyor

6.2. MAVLink Bağlantısı Yok

6.3. GPS Algılanmıyor

6.4. PWM Çıkışları veya Seri Portlar Çalışmıyor