无人机究竟用的是什么芯片？

无人机不是用单一芯片，而是由一个“芯片系统”协同工作构成的,我们可以把这些芯片按照功能划分为几个核心类别：

主控芯片 - “无人机的大脑”

这是整个无人机的核心，负责运行飞控系统、处理传感器数据、执行飞行算法、以及与图传系统、遥控器等模块通信。

• 类型:

  • 专用飞控芯片: 这是最常见的方案，像开源飞控巨头 Pixhawk 使用的 STM32 系列微控制器就是典型代表，STM32 是基于 ARM Cortex-M 内核的 MCU，性能强大、功耗低、外设丰富且成本可控,非常适合实时控制任务。
  • 应用处理器: 对于需要运行复杂操作系统（如 Linux）的高端无人机，例如大疆的 Mavic 系列、Phantom 系列，它们会使用更强大的 SoC（System on a Chip），这些芯片通常基于 ARM Cortex-A 系列，类似于智能手机的处理器，它们可以运行完整的 Linux 系统，用于处理更高级的任务，如计算机视觉、AI 任务、以及运行复杂的用户应用程序，大疆自研的 “御”系列芯片 就是这类高性能 SoC。
  • FPGA (现场可编程门阵列): 在一些特殊领域，如高速竞速无人机或需要极低延迟的专业应用中，可能会使用 FPGA，FPGA 可以被编程实现硬件级的并行处理，速度极快，延迟极低,但开发难度和成本也更高。

• 代表厂商/型号:

  • STMicroelectronics (意法半导体): STM32F4, STM32H7 系列 (Pixhawk 等开源飞控的首选)
  • NXP (恩智浦): i.MX 系列 (一些高端飞控或无人机板卡使用)
  • 高通: 骁龙系列 (早期大疆无人机使用过)
  • 大疆: 自研“御”系列芯片 (用于 Mavic, Air, Mini 等主流机型)
  • Intel: Atom 系列 (用于一些专业级无人机，如 Intel Falcon 8+)

传感器芯片 - “无人机的感官”

无人机需要感知自身状态和外部环境,这依赖于多种传感器芯片。

• 惯性测量单元: 这是飞行稳定性的基石,包含：

  • 加速度计: 测量三个轴的加速度,判断无人机的姿态。
  • 陀螺仪: 测量三个轴的角速度,判断无人机的旋转速度。
  • 磁力计: 即电子罗盘，测量方向,辅助航向保持。
  • 代表厂商/型号: Bosch (博世), InvenSense (应美盛, 已被 TDK 收购), TDK 等公司提供高精度的 IMU 芯片，如 Bosch BMI088, InvenSense ICM-20689。

• 气压计: 用于测量海拔高度,实现定高飞行。

  • 代表厂商/型号: Bosch (BMP388), TE Connectivity (MS5611)。

• GNSS 接收器芯片: 即 GPS/北斗/Galileo/GLONASS 芯片,用于定位和导航。

  • 代表厂商/型号: u-blox (优北罗) ( NEO-M8, ZED-F9T 等系列，精度高，支持 RTK 实时动态差分定位), MediaTek (联发科)。

• 视觉传感器:

  
  （图片来源网络，侵删）
  • 图像传感器: 这是无人机的“眼睛”，用于拍摄照片/视频，同时也用于视觉避障、目标跟踪等，CMOS 图像传感器是绝对主流。
  • 代表厂商/型号: Sony (索尼) 是无人机图像传感器的绝对霸主，其 Exmor R 系列传感器（如 IMX377, IMX499, IMX689）被广泛应用于大疆等几乎所有主流消费级无人机。OmniVision (豪威科技) 也是一个重要供应商。

• 其他传感器:

  • 超声波传感器: 用于近距离测高,辅助室内或低高度下的定高。
  • 激光雷达: 用于高精度环境建模、避障和地形测绘,常见于高端和专业无人机。

通信与连接芯片 - “无人机的神经系统”

• 图传芯片: 用于将无人机摄像头拍摄的视频实时传输到遥控器或手机App上。

  • 技术: 通常采用私有协议或 Wi-Fi 技术，大疆有自己的 OcuSync 图传技术，它基于自研的芯片和协议，在抗干扰、距离和延迟方面表现优异。
  • 代表厂商/型号: 高端图传系统通常是厂商自研的，部分也可能使用 TI (德州仪器) 或 Qualcomm (高通) 的无线通信解决方案。

• Wi-Fi/蓝牙芯片: 用于连接手机App进行参数设置、固件更新,或连接遥控器。

  • 代表厂商/型号: Realtek (瑞昱), MediaTek (联发科) 等公司提供集成 Wi-Fi 和蓝牙功能的解决方案。

电源管理芯片 - “无人机的心脏和血管”

负责为无人机内部所有电子元器件提供稳定、高效的电力分配和管理。

• 功能: 包括电池充放电管理、电压转换（将电池的高电压降为芯片所需的低电压）、电量计量等。
• 代表厂商/型号: TI (德州仪器), Analog Devices (亚德诺), MPS (芯源半导体) 等公司提供高度集成的电源管理芯片和电池管理芯片。

电机驱动芯片 - “无人机的肌肉”

负责将飞控板发出的 PWM 信号转换为驱动电机转动的大电流。

• 功能: 接收来自飞控板的低功率控制信号,然后驱动电机转动。
• 类型: 通常由 MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管) 组成的驱动电路构成,集成在飞控板或专门的电子调速器中。
• 代表厂商/型号: Infineon (英飞凌), onsemi (安森美), STMicroelectronics (意法半导体) 等公司的 MOSFET 和专用驱动芯片。

总结与分类

为了更直观地理解,我们可以按无人机类型来总结其芯片选型特点：

无人机是一个典型的嵌入式系统，其芯片选型是一个在性能、功耗、成本、尺寸和可靠性之间进行权衡的结果，从几美元的 MCU 到上百美元的 SoC 和专用传感器,芯片的选择直接定义了无人机的最终能力和市场定位。

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