2024年5月31日发(作者：)
风迅电子
APM_V2.8.0自驾仪入门手册
一、介绍
ArduPilotMega自动驾驶仪（简称APM自驾仪）是一款非常优秀而且完全开源的自动驾驶控制器，可应用于
固定翼、直升机、多旋翼、地面车辆等，同时还可以搭配多款功能强大的地面控制站使用。地面站中可以在线升
级固件、调参，使用一套全双工的无线数据传输系统在地面站与自驾仪之间建立起一条数据链，即可组成一套无
人机自动控制系统，非常适合个人组建自己的无人机驾驶系统。
二、性能特点
•
•
免费的开源程序，支持多种载机。
ArduPlane
模式支持固定翼飞机，
Arducoper
模式支持直升机与多旋翼
（包括三轴、四轴、六轴、八轴等），
ArduRover
模式支持地面车辆；
人性化的图形地面站控制软件，通过一根
Micro_USB
线或者一套无线数传连接，鼠标点击操作就可以进
行设置和下载程序到控制板的
MCU
中，无需编程知识和下载线等其它硬件设备。但如果你想更深入的了
解
APM
的代码的话，你仍旧可以使用
Arduino
来手动编程下载；
地面站的任务规划器支持上百个三维航点的自主飞行设置，并且只需要通过鼠标在地图上点击操作就行；
基于强大的
MAVLink
协议，支持双向遥测和实时传输命令；
多种免费地面站可选，包括
Mission Planner
，
HK GCS
等，还可以使用手机上的地面站软件，地面站
中可实现任务规划，空中参数调整，视频显示，语音合成和查看飞行记录等；
可实现自动起飞，自动降落，航点航线飞行，自动返航等多种自驾仪性能；
完整支持
Xplane
和
Flight Gear
半硬件仿真
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•
•
•
三、硬件构成
o 核心MCU采用ATMEL的8bit ATMEGA2560
o 整合三轴陀螺仪与三轴加速度的六轴MEMS传感器MPU6000
o 高度测量采用高精度数字空气压力传感器MS-5611
o 板载16MB的AT45DB161D存储器
o 三轴磁力计HMC5883
o 8路PWM控制输入
o 11路模拟传感器输入
o 11路PWM输出（8路电调电机+3路云台增稳）
o GPS 模块可选MTK 3329及支持ublox输出的NEO-6M、7M、LEA-6H等
o 可屏蔽板载PPM解码功能，外接PPM解码板或者外接PPM接收机
o 可屏蔽板载罗盘通过I2C接口使用外置扩展罗盘
o （可选）OSD模块，将无人机姿态、模式、速度、位置等重要数据叠加到图像上实时回传
o （可选）空速传感器
o （可选）电流电压传感器
o （可选）超声波测距传感器
o （可选）光流定点传感器
o （可扩展）其它UART、I2C、SPI设备
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四、硬件方框图
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五、飞控板概览
正面图
1、数传接口
2、模拟传感器接口
3、增稳云台输出接口
4、ATMEGA2560 SPI在线编程接口（可用于光流传感器）
5、USB接口
6、遥控输入
7、功能选择跳线
8、GPS接口
9、I2C外接罗盘接口
10、ATMEGA32U2 SPI在线编程接口
11、多功能可配置MUX接口（默认为OSD输出）
12、电流电压接口
13、电调供电选择跳线
14、电调输出接口
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背面图
1、 SPI的MISO电压选择
2、 PPM输入选择
3、 MUX接口功能选择
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六、硬件安装
在APM主板拿到手后，首先应明确自己的用途，并且熟悉了上述功能和接口再进行后续的硬件安装和连接。具体
安装接线参照本手册附件中的接线图，安装中需要注意以下几点：
1、APM飞控为5V供电，最高不要超过5.5V。APM板上有两片0.5A自恢复保险，这两片保险只对USB接口、
电调接口和PM电流电源传感器接口输入的5V电源有效，为有效保护APM主板，请尽量使用这三个接口供电，使
用电调接口和PM接口供电还具有反接保护功能，所以推荐你使用带UBEC的电调或者带UBEC输出的电流电压传
感器进行供电，使用这两处接口供电，你需要将板上标记JP1的排针用一个2.0跳线帽插上，否则将不能供电；
关于电调并联供电的问题:因APM的电调输出口正极端都是并连的,所以多个带UBEC输出电调都插上的话存在输
出并联的情况,如果电调使用的是开关型稳压模块,那么建议只用一个电调的UBEC输出对APM供电,其它电调的正
极线用挑针从3P杜邦头中挑出,而使用线性稳压模式的电调可以并联,不需要挑线。辨别是否是开关型还是线性
UBEC有个比较简单的法则：一般标注支持2-3S的电调都是线性UBEC，可以直接并联；而4S及4S以上的电调，
如果带UBEC输出，一般是开关型UBEC，因为4S电池14.8V以上电压要降压到5V输出，如果使用线性稳压模块，
那么稳压模块自身的发热将会非常大，无法提供大电流输出；
2、通过USB接口供电时，如果USB数据处于连接状态，APM会切断数传接口的通讯功能，所以请不要同时使
用数传和USB线连接调试APM，USB接口的优先级高于数传接口，仅有供电功能的USB线不在此限；
3、APM板载的加速度传感器受震动影响，会产生不必要的动差，直接影响飞控姿态的计算，条件允许请尽量
使用一个减震平台来安装APM主板；
4、APM板载的高精气压计对温度的变化非常敏感，所以请尽量在气压计上覆盖一块黑色海绵用来遮光，以避
免阳光直射的室外飞行环境下，光照热辐射对气压计的影响。另外覆盖海绵，也可以避免飞行器自身气流对气压
计的干扰。
七、使用建议
对于初次使用APM自驾仪的用户来说，建议你分步骤完成APM的入门使用：
1、首先安装地面站控制软件及驱动，熟悉地面站界面的各个菜单功能；
2、仅连接USB线学会固件的下载；
3、连接接收机和USB线完成APM的遥控校准、加速度校准和罗盘校准；
4、完成各类参数的设定；
5、组装飞机，完成各类安全检查后试飞；
6、PID参数调整；
7、APM各类高阶应用。
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八、地面站调试软件Mission Planner安装
首先，Mission Planner的安装运行需要微软的Net Framework 4.0组件，所以在安装Mission Planner之前
请先下载Net Flamework 4.0并安装，官方下载地址为
/zh-cn/download/?id=17718
安装完Net Framework后开始下载Mission Planner安装程序包，最新版本的Mission Planner可以点击此处
下载：
/Tools/MissionPlanner/,下载页面中每个版本都提供了MSI版和ZIP版可
供选择。MSI为应用程序安装包版，安装过程中会同时安装APM的USB驱动，安装后插上APM的USB线即可使用。ZIP
版为绿色免安装版，解压缩即可使用，但是连接APM后需要你手动安装APM的USB驱动程序，驱动程序在解压后的
Driver文件夹中。具体使用哪个版本请自行决定，如果是第一次安装使用，建议你下载MSI版。
以安装MSI版为例（注意：安装前请不要连接APM的USB线），双击下载后的MSI文件，然后一步一步Next
即可，只是安装过程中弹出设备驱动程序安装向导时，请点击下一步继续,否则会跳过驱动程序的安装
接着勾选始终信任……然后点击安装，安装程序会自动安装相关的驱动程序
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安装完Mission Planner后，安装程序一般不会在桌面创建一个快捷方式，所以请自行打开安装目录，选择
ArdupilotMegaPlanner10文件右键，选择发送一个快捷方式到桌面上，以方便日后使用。
特别提醒：有些精简版GHOST系统和64位WIN7系统因缺少相关文件会提示驱动不成功，本手册包提供了相关的
补丁文件，请查看本手册包中关于无法安装驱动的解决办法，打上补丁后再重新检索安装驱动程序，驱动是否成
功安装的标志就是在设备管理器中正确识别了标识为Arduino Mega 2560的端口号。
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九、认识Misson Planner的界面
安装完Mission Planner和驱动后，现在可以开始启动Misson Planner主程序了，启动后首先呈现的是一
个多功能飞行数据仪表界面。
新版Misson Planner已将大部分菜单汉化，非常贴合国情。主界面左上方为八个主菜单按钮，飞行数据实时显
示飞行姿态与数据；飞行计划是任务规划菜单；初始设置用于固件的安装与升级以及一些基本设置；配置调试包
含了详尽的PID调节，参数调整等菜单；模拟是给APM刷入特定的模拟器固件后，将APM作为一个模拟器在电脑
上模拟飞行使用；终端是一个类似DOS环境的命令行调试窗口，功能非常强大。主界面右上方是端口选择、波特
率以及连接/断开按钮（connect/disconnect）,具体使用后续有相关说明。
十、固件安装
APM拿到手后首先要做的就是给它刷入你自己需要的固件，虽然卖家在销售前可能会帮你刷入固件，但是未
必是符合你要求的固件，所以学会刷新APM的固件是你的必修课之一。
固件安装前请先连接APM的USB线到电脑(其它的可不用连接)，确保电脑已经识别到APM的COM口号后，打
开Mission Planner（以下简称MP），在MP主界面的右上方端口选择下拉框那里选择对应的COM口，一般正确
识别的COM口都有Arduino Mega 2560标识，直接选择带这个标识的COM口，然后波特率选择115200，注意：请
不要点击connect连接按钮，固件安装过程中程序会自行连接。如果你之前已经连接了APM，那么请点击
Disconnect断开连接，否则固件安装过程中弹出错误提示
另外请注意：请不要用无线数传安装固件，虽然无线数传跟USB有着同样的通信功能，但它缺少reset信号，
无法在刷固件的过程中给2560复位，会导致安装失败。
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接下去点击Install setup（初始设置），MP提供了两种方式升级安装固件，一种是Install Firmware手动
模式，另外一种是Wizard向导模式，Wizard向导模式会一步一步的以对话方式提示你选择你对应的飞控板、飞
行模式等参数，虽然比较人性化，但是有个弊端，向导模式会在安装过程中检索你的端口，如果检索后端口后，
因电脑性能的差异，端口没有有效释放的话，后续的固件烧入会提示不成功，所以使用向导模式升级安装固件的
话出错概率比较大，建议你使用Install Firmware手动模式安装。
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点击Install Firmware，窗口右侧会自动从网络下载最新的固件并以图形化显示固件名称以及固件对应的飞
机模式，你只需要在对应你飞机模式的图片上点击，MP就会自动从网络上下载该固件，然后自动完成连接APM—
—写入程序——校验程序——断开连接等一系列动作，完全无需人工干预。如果你想使用一个历史版本的固件，
那么请点击右下角Beta firmware pick previous Firmware处，点击后会出现一个下拉框，你只要在下拉框里
选择你自己需要的固件就行了。
3.1版本以后的固件在安装完后都会先弹出一个警告提示框
这是在提醒你：这个版本的固件在解锁后，电机就会以怠速运行，如果关闭或者配置这个功能，请使用
MOT_SPIN_ARMED参数进行配置，具体使用请看后文的参数配置。
固件安装提示Done成功后，你就可以点击右上角的connect连接按钮连接APM，查看APM实时运行姿态与数
据了
当一个全新的固件下载进APM板以后，你首先需要做的是三件事：一是遥控输入校准，二是加速度校准，三
是罗盘校准，如果这三件事不做，后续的解锁是不能进行的，MP的姿态界面上也会不断弹出红色提示：
PreArm： RC not calibrated（解锁准备：遥控器没有校准），
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PreArm： INS not calibrated（加速度没有校准）
PreArm： Compass not calibrated（罗盘没有校准）
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十一、遥控校准
首先进行遥控校准，遥控校准需要连接你的接收机，具体连接请查看APM连接安装图，连接好后连接APM的USB
数据线（也可以通过数传进行连接），然后打开遥控器发射端电源，运行MP，按下图步骤选择好波特率与端口后
点击connect连接APM，接着点击Install setup（初始设置）——Mandatory Hardware——Radio Calibrated
（遥控校准）——点击窗口右边的校准遥控按钮
点击校准遥控后会依次弹出两个提醒：分别是确认你遥控发射端已经打开and接收机已经通电连接，确认你的电
机没有通电（这点非常重要，做这步工作的时候建议你的APM只连接USB和接收机两个设备）
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然后点击OK开始拨动遥控开关，使每个通道的红色提示条移动到上下限的位置
当每个通道的红色指示条移动到上下限位置的时候，点击Click when Done保存校准时候，弹出两个OK窗口后
完成遥控器的校准。如果你拨动摇杆时上面的指示条没有变化，请检查接收机连接是否正确，另外同时检查下每
个通道是否对应
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十二、加速度校准
加速度的校准建议准备一个六面平整，边角整齐的方形硬纸盒或者塑料盒，如下图所示，我们将以它作为APM
校准时的水平垂直姿态参考，另外当然还需要一块水平的桌面或者地面
首先用双面泡沫胶或者螺丝将APM主板正面向上固定于方形盒子上，如图中所示：
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然后连接APM与电脑，打开MP并connect，点击Install setup下的Mandatory Hardware菜单，选择Accel
Calibrad（加速度校准），点击右边的校准加速度计开始加速度计的校准
点击以后会弹出Place APM level and press any key（请把APM水平放置然后按任意键继续）提示框，
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此时请把APM按下图这样水平放置，然后点击电脑键盘上的任意键继续，这是加速度校准的第一个动作，后
面的动作都按此方法进行
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完成第一个水平校准动作按任意键继续后，就会出现第二个动作的提示：Place APM on its LEFT side and
press any key（请把APM左边立在桌面上然后按任意键继续）
此时请按下图放置APM，注意APM板上的箭头（机头）指向，后面的校准动作都将以此来辨别APM前后左右，
放好后，电脑键盘上按任意键继续
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第三个动作是：Place APM on its RIGHT side and press any key（请把APM的右边立在桌面上然后按任
意键继续）
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第四个动作是：Place APM nose DOWN and press any key（请把APM机头向下垂直立起然后按任意键继续）
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第五个动作是：Place APM nose UP and press any key（请把APM机头向上垂直立起然后按任意键继续）
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最后一个动作是：Place APM on its BACK and press any key（请把APM背部向上水平放置然后按任意键
继续）
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当跳出Calibration successful（校准成功）后，恭喜你，你可以进行下一步的罗盘校准了
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十三、罗盘校准
罗盘校准的页面也跟上面的加速度校准一样在同一个菜单下，点击Install setup（初始设置）下的Mandatory
Hardware菜单，选择Compass菜单，按下图勾选对应的设置以后点击Live Calibrad（现场校准）
点击以后会弹出一个提醒菜单：请在60秒内转动APM，每个轴至少转一次，即俯仰360度一次，横滚360度一次，
水平原地自转360度一次，如果上面加速度校准的那个方盒子还没拆除，那么就是每个面对着地面放一次，每个
面自转360度一次；如果是外置罗盘，请转动外置罗盘。
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在转的过程中，系统会不断记录罗盘传感器采集的数据，Samples数据量不断累加，如果Samples数据没有
变化，请检查你的罗盘是否已经正确连接，60秒以后会弹出一个数据确认菜单，点击OK保存完成罗盘的校准
关于外置罗盘的选择：如果你使用的是外置罗盘，你首先需要禁用内置罗盘，V2.5.2版本APM禁用内置罗盘的方
法是断开罗盘芯片边上的一个预设焊盘焊点，V2.8.0版本的APM只需要拔掉板上标记为MAG的跳线帽即可；在校
准过程中，如果你的外置罗盘是芯片字符向下安装的，则需要在Rotation下拉框中选择Rotation_Roll_180,意
思就是罗盘芯片横滚了180度安装，机头方向不变。如果你还想自定义外置罗盘的机头指向，例如你可以选择
Rotation_Yaw_45(机头偏转45度)，Rotation_Pitch_180(俯仰翻转180度安装，机头机尾调换)，其它选择请自
行类推。
十四、解锁需知
当你完成遥控校准、加速度校准和罗盘校准后，你就可以开始尝试解锁了（做这一步你无需连接电机，你只
要连接MP或者查看LED是否成功解锁就行）。APM的解锁动作是以检测到第三通道最低值+第四通道最高值为标准
的，即油门最低，方向最右。所以无论你是左手油门还是右手油门，只要你操作摇杆使油门最低，方向摇杆最右
（pwm值最大）即可执行APM的解锁动作。当APM收到解锁信号后，APM会先自检，红灯开始闪烁，自检通过，
解锁成功，红灯常亮（地面站中红色DISARMED会变成ARMED），表示解锁成功。此过程会持续5秒，所以解锁时
请保持油门最低，方向最大的动作5秒以上。需要注意的是：APM解锁以后，15秒内没有任何操作，它会自动上
锁。手动上锁方法：油门最低，方向最左（PWM最低）。
关闭解锁怠速功能：如果你已经连接了电机电池进行解锁，3.1版之后的固件在你解锁后电机就会怠速运转
起来，以此提醒你APM此时已处于工作状态，请注意安全。这个功能的安全意义非常大，但如果你不想使用这个
功能，也可以关闭这个功能。关闭方法：连接MP与APM，点击Config/Tuning(配置调试)菜单，选择Full Parameter
List，在所有的参数表格中找到MOT_SPIN_ARMED参数，将它的值改为0即可关闭解锁怠速功能，默认是70，改
完以后不要忘了点击窗口右边写入参数按钮进行保存。
跳过自检解锁：APM的解锁有一项安全机制，他会先检查陀螺、遥控、气压、罗盘数据，如果其中一个数据
存在问题，比如陀螺倾斜过大（机身没有放平），气压数据异常，APM就不能解锁，红色LED快闪发出警告。如果
你不想使用这个自检功能，也可以设置跳过自检解锁：连接MP与APM，点击Config/Tuning(配置调试)菜单，选
择Full Parameter List，在所有的参数表格中找到ARMING_Check参数，将它的值改为0即可关闭解锁检查功能，
默认是1。一般情况下请不要关闭这个功能。
需要注意的是：APM只有处于Stabilize，Acro，AltHold，Loiter这几种模式时才能解锁，如果不能解锁，
请检查飞行模式是否正确，一般情况下建议你从Stabilize模式解锁。
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十五、飞行模式配置
在实际飞行当中，APM的功能切换是通过切换飞行模式实现的，APM有多种飞行模式可供选择，但一般一次
只能设置六种，加上CH7，CH8的辅助，最多也就八种。为此，需要你的遥控器其中一个通道支持可切换六段PWM
值输出，一般以第五通道作为模式切换控制通道（固定翼是第八通道），当第五通道输入的PWM值分别在0-1230，
1231-1360，1361-1490，1491-1620，1621-1749，1750+这六个区间时，每个区间的值就可以开起一个对应的飞
行模式，推荐的六个PWM值是1165，1295，1425，1555，1685，1815nS。如果你的遥控具备这个功能，那恭喜你，
你可以按下文配置你的APM飞行模式了，如果不具备，建议你参考本手册附件中的关于遥控改六段输出一文，否
则你也许只能配置3个甚至2个飞行模式。
配置飞行模式前同样需要你连接MP与APM，点击Config/Tuning(配置调试)菜单，选择Flight Modes，就会
弹出如下的飞行模式配置界面：
配置界面中，六个飞行模式对应的PWM值，是否开启简单模式，super simile模式都一目了然，模式的选择只需
要在下拉框中选择即可。出于安全考虑，一般建议你将0-1230设置为RTL（返航模式），其它5个请根据自己遥
控习惯自行配置，但有一个原则，要保证你的模式切换开关随时能切换到Stabilize（自稳）模式上。选择好六
个模式以后请点击保存模式进行保存。
关于各种飞行模式的说明参阅本手册附件中的飞行模式注解。
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十六、失控保护
APM的失控保护是通过FailSafe菜单配置的：
触发APM失控保护的条件有油门PWM，电池电压（需电流计）等可选，当达到触发条件，比如油门PWM值低于设
定的值以后，就可以启动失控保护选项了，失控保护选项有RTL（返航），继续任务，LAND（着陆）等可选。
一般情况下不建议使用这个APM自身的失控保护功能，APM的失控保护是建立在自身MCU运行的基础上的，
增加了一个失控保护等于在MCU的实时运行中增加了一个IF运行条件，当失控触发条件处于临界非稳状态时，
IF的反复触发有可能影响MCU的运行而使飞行器坠毁，所以如果要使用失控保护功能，建议你使用遥控器自带的
失控保护功能，比如设置遥控接收机在失去遥控信号时，五通道输出PWM值使APM切换到返航模式或者着陆模式，
而油门通道保持失控前的值。
十七、参数设置
在MP地面站中，APM的参数配置可以通过三个菜单完成，分别是Standard Params（基本参数），Advanced
Params（高级参数），Full Parameter List（所有参数表），基本参数可以配置一些必要的参数，面向普通用户，
高级参数提供给高阶应用的用户调整，所有参数表直接将所有参数以表格的方式提供给用户调整，每个参数的含
义参阅本手册附件中的中文参数表。
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十七、命令行的使用
MP地面站中的TERMINAL(命令行终端)是一个类似DOS环境的串口调试工具，通过它可以测试传感器的原始
输出数据流，可以配置APM的功能，可以清空配置信息，可以设置下载日志，浏览日志，可以说功能非常强大，
下面以查看陀螺仪的输出数据为例讲解TERMINAL的使用，其它功能自行摸索，一通则全通。
首先连接APM与电脑，打开MP选择好端口和波特率后，点击TERMINAL（终端）菜单，点击界面左上方的Connect
（连接）按钮，注意：不是右上方的那个总连接按钮
我们是为了查看陀螺仪输出数据，所以输入test后回车（也可以直接点上方的测试按钮），命令行终端会进入test
二级菜单
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在二级test菜单下我们可以输入help或者？号查看test菜单下包含的可用命令
可以看到test菜单下有baro气压计、compass罗盘、gps、ins陀螺仪、logging日志存储器、motors电机等各
种测试命令，我们要看的是陀螺仪，那么输入ins回车，我们将看到以下信息
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通过以上数据我们可以清晰的看到陀螺仪的输出状态，要终止输出按回车键即可，返回上一级菜单用exit命令，
其它命令请自行举一反三，特别提一点，在setup菜单下，用erase命令可以擦除eeprom的配置信息，这是一
个常用的命令
十八、外设的使用
1、 GPS的使用：APM默认支持MTK和UBX协议输出的GPS，使用ATMEGA2560的1号串口进行连接，在APM
主板上已经特别标注的这个接口，默认波特率38400。一般购买的成品APM专用GPS直接插上就可以用，
如果非APM专用的GPS则需要修改对应到APM的波特率和输出协议才行，数据线的连接遵循TX对RX，
RX对TX的原则。GPS与APM连接正确后，APM板上的蓝色LED灯会亮起，没定位前是闪烁状态，定位以
后常亮，APM需搜到5颗星以上才显示定位成功，请多等待一会。
2、 外置罗盘的使用：外置罗盘使用的是I2C接口，因其使用的I2C总线跟内置罗盘的I2C总线其实是同一
条总线，所以使用外置罗盘时需将内置罗盘的总线断开，否则两个罗盘都接在I2C总线上会引起冲突。
V2.5.2断开内置罗盘的方法是断开内罗罗盘芯片上方的一个两点焊盘
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新版的V2.8.0只要拔掉mag跳线帽即可
3、 电流计的使用：电流计一般是在FPV飞行中，在地面站上或者OSD屏幕上显示用电流电压用的，另外一
个功能就是可以用于电压低的失控保护。电流计具体接线方法在附件中的接线图已经有说明，连接好电
流计后还需要的MP中配置一下参数，见下图：
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4、 OSD的使用：在新版V2.8.0中，OSD的连接可以使用MUX接口，使用MUX接口时，需要把板子背面的OSD
焊盘连上，具体方法参照接线图的指示，OSD只需要连接三根先即可，即APM的VCC，GND，TX（对应OSD
上的RX）。APM使用的是需要支持MAVLink协议的OSD，连接好OSD后还需要配置OSD，具体参见OSD自
己的配置说明
5、 数传的使用：APM使用数传进行通信时，需使用支持MAVLink协议的全双工数传，普通数传无法使用，推
荐使用3DR数传，在使用3DR数传时，MP的连接波特率为57600。使用数传连接时，除了不能下载固件外，
其它与使用USB线基本无异。特别强调一点，数传与USB线不能同时使用，USB处于连接状态时，数传接口
会被自动切断。
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