线缆与布线：修订间差异
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创建页面，内容为“{{Note|本文节选并翻译自PX4官方指南，主要关于无人机线缆布线规范，旨在解决电磁干扰（EMI）问题。}} {{Stub|本文内容可进一步扩展，例如添加更多厂商的线色标准或实际布线图例。}} == 概述 == 本文是PX4开源自动驾驶系统官方指南中关于硬件设置的重要组成部分。正确的线缆布线对于避免电磁干扰（EMI）导致的飞行问题（如飞控、抽水马桶效应、控…” |
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2025年9月26日 (五) 23:48的最新版本
概述
本文是PX4开源自动驾驶系统官方指南中关于硬件设置的重要组成部分。正确的线缆布线对于避免电磁干扰（EMI）导致的飞行问题（如飞控、抽水马桶效应、控制异常）至关重要。
核心设计原则
| 原则 | 说明 |
|---|---|
| 分离布线 | 高功率线路（如电池到电调）和信号线路（如I2C, UART）应尽可能物理分离，以最大限度减少干扰。 |
| 长度最小化 | 线缆长度应以方便连接和留有适当余量为准，不应过长。禁止为了整齐而绕制大线圈，这会形成天线效应。 |
| 适当张力 | 线束应固定良好，能承受机架形变甚至坠撞的应力，而不能先于其他部件断裂。 |
| 速率与长度权衡 | 对于数字信号（如UART），在不需要高数据速率时，降低波特率可以增强抗干扰能力，并允许使用更长的线缆。 |
信号线布线规范
I2C总线
用于连接传感器（如空速计）。
颜色代码：
| 信号 | Pixhawk 颜色 | ThunderFly 颜色 | CUAV 颜色 (I2C/CAN) |
|---|---|---|---|
| +5V | |||
| SCL | Black | White | |
| SDA | Black | ||
| GND | Black | Black | Black |
关键实践：
- 双绞线 (Twisted Pairs)： 强烈建议将
SCL与+5V绞合，SDA与GND绞合，以显著抑制串扰和EMI。- 推荐绞合密度：每30厘米电缆长度，每对线绞合10次。每30厘米再将两对线一起绞合4次。
- 上拉电阻 (Pull-up Resistors)： 必须在总线的两端安装上拉电阻（通常飞控上已有）。使用示波器检查，信号波形应清晰、陡峭（矩形方波），幅度为几伏特。波形圆滑说明电阻值过高，幅度过低说明电阻值过低。
UAVCAN总线
用于连接分布式设备（如CAN电调、GPS）。
颜色代码：
| 信号 | Pixhawk 颜色 | ThunderFly 颜色 | Zubax 颜色 | CUAV 颜色 (I2C/CAN) |
|---|---|---|---|---|
| +5V | ||||
| CAN_H | Black | White | White | White |
| CAN_L | Black | |||
| GND | Black | Black | Black | Black |
关键实践：
- 双绞线 (Twisted Pairs)： 建议将
GND和+5V绞合，CAN_L和CAN_H（差分信号对）绞合。- 推荐绞合密度：每30厘米电缆长度，每对线绞合10次。每30厘米再将两对线一起绞合4次。
UART
用于连接数传电台、机载计算机等。
颜色代码：
| 信号 | Pixhawk 颜色 | ThunderFly 颜色 |
|---|---|---|
| +5V | ||
| TX | Black | White |
| RX | Black | |
| CTS | Black | |
| RTS | Black | |
| GND | Black | Black |
关键说明：
- UART线缆是直通线，设备的交叉（RX接TX）应在设备内部完成。
- UART是低频EMI的常见来源，因此长度应尽可能短，且不需要绞合。
- CTS和RTS（硬件流控）信号如果设备不支持，可以不接。
模拟信号 (电源模块)
用于连接电源模块（PM）的电流和电压检测。
颜色代码：
| 信号 | Pixhawk 颜色 | ThunderFly 颜色 | CUAV 颜色 |
|---|---|---|---|
| VCC | |||
| Current | Black | White | White |
| Voltage | Black | ||
| GND | Black | Black | Black |
| GND | Black | Black | Black |
注意： 此接口混合了高功率和低电平模拟信号，布线设计上难以完美避免对模拟量读取的噪声干扰。
高功率线路布线规范
- 核心要求：线径（截面积）。必须根据电流选择足够粗的线材。通用标准是：每8安培电流需要 1 mm² 的截面积。
- EMI管理：高功率线路是磁力计的主要干扰源，必须与导航磁罗盘保持足够大的物理距离。
- 布线技巧：虽然实践中较难实现，但将正极（+）和负极（-）电源线绞合在一起是有益的。
- 颜色代码'：通常'代表正极（VCC），Black（黑色）代表地（GND）。
线缆颜色编码规范
大多数制造商使用红色表示高压线，黑色表示地线。以下是一套旨在简化组装和维修的颜色编码最佳实践规则（由ThunderFly提出）：
| 颜色 | 首选用途 |
|---|---|
| 电源正极 (Power voltage, VCC) | |
| 通用信号 (General purpose signal) | |
| White | 通用信号 (General purpose signal) |
| 通用信号 (General purpose signal) | |
| 电源回流、开集电极控制信号 (Power return, Open-collector control signal) | |
| Black | 地、电源回流 (GND, Power return ground) |
规则：
- 红色和黑色专用于电源。
- 相同类型的信号使用相同颜色。
- 同一连接器内相邻线的颜色不应重复。
- 相同引脚数量的线束应有独特的颜色序列（便于通过照片识别线缆类型）。
参见
- PX4 Flight Controller Orientation - 飞控安装方向
- Vibration Isolation - 振动隔离
- Compass Calibration - 罗盘校准
- PX4 Power Modules - 电源模块
参考
<references />