写在前面

前面的笔记一直在用 ROS2 和 MuJoCo 理解四旋翼动力学与最小控制闭环。现在我买了一块 Pixhawk 6C，准备把仿真里的认识逐步迁移到真实飞控上。

但拿到板子之后，最容易混淆的几个词马上就出现了：Pixhawk、PX4、ArduPilot、QGroundControl、MAVLink、ROS2，它们到底是什么关系？我要安装哪些软件？是不是还要像普通 STM32 开发板一样先装 Keil、CubeMX，然后自己点灯？

这篇先不接电机，也不追求让飞机起飞，只完成一件更重要的事：

把 Pixhawk 6C 的硬件、固件、上位机和开发环境分清楚，并建立一条安全、可重复的入门路线。

这篇完成后的第一个里程碑也很简单：电脑能够识别 Pixhawk 6C，QGroundControl 能读到飞控信息，拿起板子倾斜时姿态仪会跟着变化。

Pixhawk 6C 到底是什么

Pixhawk 6C 不是一块需要从空白工程开始点灯的普通单片机开发板，而是一块完整的自动驾驶仪硬件，也就是常说的飞控。

它把无人机需要的主控、传感器、接口、电源监测和安全机制集中在了一块板子上。根据 PX4 官方资料，Pixhawk 6C 的主要硬件包括：

官方硬件说明：https://docs.px4.io/main/en/flight_controller/pixhawk6c

Pixhawk 6C 适合实时、可靠地完成飞行控制，但它不是用来运行视觉模型、SLAM 或大型神经网络的通用计算机。如果以后需要相机、视觉定位或复杂规划，通常会增加树莓派、Jetson 等伴随计算机，再通过 MAVLink、ROS2、串口或网络与飞控通信。

先把几个角色分清楚

可以先记住下面这条关系：

Pixhawk 6C 硬件
        ↓ 运行
PX4 或 ArduPilot 飞控固件
        ↓ 通过 USB / 数传和 MAVLink 通信
QGroundControl 或 Mission Planner 上位机
        ↓ 后续再扩展
Gazebo / ROS2 / MAVSDK / 伴随计算机

Pixhawk 6C：硬件

它是真实的飞控板，负责读取 IMU、运行控制器并输出电机或舵机指令。

PX4 / ArduPilot：飞控固件

它们是运行在 Pixhawk 6C 里面的两套开源飞控软件。两者都很成熟，但配置方式、参数体系和开发生态不同。

刚开始不要在两套固件之间来回切换，否则教程、参数名和故障排查会混在一起。这一系列暂定走 PX4，因为后面还要继续接 Gazebo、ROS2 和自己的控制实验。

QGroundControl：上位机/地面站

QGroundControl，简称 QGC，是电脑或移动设备上的地面站软件。它可以：

• 给 Pixhawk 安装 PX4 或 ArduPilot 固件。
• 选择机架并配置电机输出。
• 校准陀螺仪、加速度计、磁力计和遥控器。
• 查看姿态、位置、电池、GPS 和飞行状态。
• 修改参数、规划航点、下载日志。
• 查看 MAVLink 消息和 PX4 控制台。

QGroundControl 是配置和观察飞控的工具，不是编写 PX4 源码的 IDE。

官方使用手册：https://docs.qgroundcontrol.com/en/

MAVLink：通信协议

MAVLink 可以理解为飞控与地面站、伴随计算机之间共同使用的消息格式。姿态、位置、电量、任务、参数和控制指令，都可以通过 MAVLink 传输。

VS Code：以后修改源码时使用的 IDE

等进入 PX4 源码学习后，再使用 VS Code 查看、修改和调试代码。Windows 下官方推荐使用 WSL2 中的 Ubuntu 作为 PX4 开发环境，再让 Windows 版 VS Code 通过 Remote - WSL 连接进去。

PX4 还是 ArduPilot

Pixhawk 6C 是硬件，并不强制只能运行某一种飞控固件。开始之前要先选路线。

QGroundControl 也能连接和配置 ArduPilot，但如果以后决定系统学习 ArduPilot，通常会把 Mission Planner 作为主要工具。

Mission Planner 官方说明：https://ardupilot.org/planner/docs/mission-planner-overview.html

现在需要安装哪些软件

不需要第一天把所有工具都装完。按照使用阶段分层，会清楚很多。

第一阶段：连接和认识飞控

现在真正必需的只有：

QGroundControl 官方下载：https://docs.qgroundcontrol.com/Stable_V5.0/en/qgc-user-guide/getting_started/download_and_install.html

目前的准备状态：

• [x] 已从 QGroundControl 官方地址下载 Windows x64 安装包。
• [x] 安装并启动 QGroundControl 5.0.8。
• [x] 用 USB 数据线连接 Pixhawk 6C，Windows 识别为 COM4。
• [x] 记录当前飞控固件和版本：PX4 Pro 1.16.0。
• [x] Windows USB 总线将板卡识别为 PX4 FMU v6C.x，MAVLink Console 确认为 PX4_FMU_V6C。
• [x] 确认约 4 GB microSD 正常挂载到 /fs/microsd。
• [x] 完成第一次姿态数据观察。

如果 Windows 弹出 SmartScreen 提示，不要去不明网盘或软件下载站重新寻找安装包，应回到 QGroundControl 官方文档核对下载来源。

第二阶段：仿真和 PX4 源码

确认硬件和 QGroundControl 都正常后，再准备开发环境：

Windows/WSL2 官方环境说明：https://docs.px4.io/main/en/dev_setup/dev_env_windows_wsl

VS Code 官方配置说明：https://docs.px4.io/main/en/dev_setup/vscode

Pixhawk 6C 对应的 PX4 编译目标是：

make px4_fmu-v6c_default

这条命令是后面的目标，不是第一次连接飞控时就必须执行的操作。

第三阶段：ROS2 和自主控制

等 PX4 SITL、QGroundControl 和真实飞控的基本操作都熟悉后，再增加：

• ROS2：组织感知、规划、控制和机器人系统节点。
• PX4 ROS 2 接口：在 PX4 与 ROS2 之间传递状态和控制消息。
• MAVSDK：通过 MAVLink 编写任务、控制和状态读取程序。
• PlotJuggler / Flight Review：查看曲线和分析飞行日志。
• MuJoCo：继续用于理解动力学和自己实现控制器，再考虑与 PX4 链路衔接。

暂时不需要安装的软件

以下工具以后可能有用，但第一次使用 Pixhawk 6C 时不必安装：

• Keil、STM32CubeIDE、STM32CubeMX：PX4 已经提供完整板级支持和构建系统，不从空白 STM32 工程开始。
• STM32CubeProgrammer：通常只在特殊烧录、DFU 或 Bootloader 恢复场景使用。
• J-Link、ST-Link 配套工具：只有进入 SWD 硬件调试时才需要。
• Mission Planner：当前选择 PX4 + QGroundControl 路线时不是必需项。

手边需要准备哪些硬件

我实际购买的硬件

这张照片先作为本系列的第一张实物记录。目前可以明确确认的有：

• Pixhawk 6C 飞控主体，外壳上已经标出 POWER、GPS、TELEM、CAN、USB、PWM 等接口。
• 随附的多组连接线束，后续接电源模块、GPS、数传和其他外设时使用。
• 一个标有 PWM 接口编号的转接件。
• 一个仍在防静电袋中的配套板卡；由于包装反光且看不到完整型号，暂时不强行判断具体用途，拆封后再根据正反面丝印和购买清单确认。

现在先不要凭插头外形尝试接线。下一步拆封时，应分别补拍每个部件的正面、背面、接口标签和型号，再建立一份“实物—接口—用途”对照表。

第一次连接就需要

• Pixhawk 6C 飞控。
• 一根确定支持数据传输的 USB 线；有些充电线只能供电，不能通信。
• Windows 10/11 x64 电脑。
• microSD 卡，建议装入飞控，用于日志、任务和部分外设功能。

组装飞机前需要

• 与机型匹配的机架。
• 电机、电调和螺旋桨。
• 电池与合适的平衡充电器。
• 电源模块，负责给飞控供电并测量电池电压、电流。
• GPS/外置磁力计模块。
• 遥控器与接收机，或者后续经过充分验证的其他控制链路。
• 可选的数传电台，用于飞行时连接地面站。

Pixhawk 6C 官方接线入门：https://docs.px4.io/main/en/assembly/quick_start_pixhawk6c

开发调试阶段才需要

• FMU Debug 对应的调试线。
• J-Link、ST-Link 或其他兼容 SWD 调试器。
• 树莓派、Jetson 等伴随计算机，只有需要视觉、SLAM 或更复杂的 ROS2 程序时再增加。

第一次连接的安全准备

第一次实验只让飞控通过 USB 与电脑通信，不接电机动力。

1. 拆下全部螺旋桨。 后续任何电机测试也要先拆桨。
2. 先不要连接动力电池。 第一次识别飞控时使用 USB 供电即可。
3. 不要把电池直接接到飞控普通接口。 真机供电应使用正确的电源模块和 POWER 接口。
4. 如果卖家已经配置过飞控，先备份参数。 不要一连接就刷固件。
5. 只使用稳定版固件。 Daily/Main 构建适合开发测试，不适合作为第一次上手的基线。
6. 切换 PX4 与 ArduPilot 前再次确认。 更换飞控栈会改变参数体系和配置方式。

第一次打开 QGroundControl 要做什么

1. 不连接飞控，先启动软件

先确认 QGroundControl 能正常打开，并记录软件版本。如果普通快捷方式出现界面黑屏或渲染异常，再尝试安装程序创建的 GPU Compatibility Mode 或 GPU Safe Mode 快捷方式。

2. 用 USB 数据线连接 Pixhawk 6C

尽量直接连接电脑的 USB 接口，不通过廉价 USB Hub。等待 Windows 完成设备识别，QGroundControl 通常会自动连接飞控。

如果只能亮灯但软件没有反应，优先检查：

• USB 线是否支持数据传输。
• 换一个电脑 USB 接口。
• Windows 设备管理器中是否出现新的串口或 Pixhawk 设备。
• 是否有其他地面站或串口软件占用了同一个端口。

3. 先记录，不急着修改

连接成功后，先在 QGroundControl 中记录下面这些信息：

同时保存三张截图：

1. QGroundControl 的飞控概要页。
2. Windows 设备管理器中的设备或串口。
3. Fly 页面中的姿态仪和告警信息。

4. 做第一个无风险实验

保持飞控只连接 USB，拿起 Pixhawk 6C，缓慢进行前倾、后仰和左右倾斜。

观察 QGroundControl 的姿态仪是否同步变化。这个小实验已经验证了不少环节：

板载 IMU 正在采样
      ↓
飞控固件正在运行姿态估计
      ↓
飞控通过 MAVLink 发送状态
      ↓
USB 通信正常
      ↓
QGroundControl 能解析并显示姿态

暂时不追求所有预检项目都变绿。没有 GPS、遥控器、电源模块或机架配置时出现告警很正常，下一步应该逐条理解告警，而不是直接关闭安全检查。

什么时候才需要刷 PX4 固件

先确认当前固件。如果飞控来自完整套装或卖家已经完成配置，应先导出参数并记录现状。

如果确认要从头建立 PX4 环境，再使用 QGroundControl 桌面版的 Firmware 页面安装 PX4 Stable Release。进入固件更新流程前，应断开动力电池和其他不必要连接，先进入 Firmware 页面，再按界面提示连接飞控。官方刷写说明：

https://docs.qgroundcontrol.com/master/en/qgc-user-guide/setup_view/firmware.html

这一阶段不要选择：

• Daily Build。
• Beta/Release Candidate。
• 来源不明的自定义 .px4 文件。
• 与 px4_fmu-v6c 不匹配的本地构建。

这一系列准备怎么学

后面的硬件学习路线暂定如下：

1. 00：认识 Pixhawk 6C、PX4 和 QGroundControl。
2. 01：第一次连接，记录固件、板卡与传感器状态。
3. 02：理解 IMU、坐标系、姿态显示和传感器校准。
4. 03：连接电源模块、GPS、遥控器与数传。
5. 04：理解机架、执行器映射和无桨电机测试。
6. 05：运行 PX4 SITL，并让 QGroundControl 连接仿真飞行器。
7. 06：阅读 PX4 模块、uORB 消息与控制器结构。
8. 07：编译 px4_fmu-v6c_default，生成自己的固件。
9. 08：连接 ROS2/MAVSDK，把仿真控制实验逐步迁移到真机。

这条路线会和已有的 MuJoCo 控制学习并行：

• MuJoCo 路线回答“飞行器为什么能被控制”。
• Pixhawk/PX4 路线回答“真实飞控系统如何把估计、控制、通信和安全组织起来”。

已有笔记：

• Pixhawk 6C 飞控学习 01：安装 QGroundControl 与第一次连接
• ROS2 + MuJoCo 飞控学习 00：为什么先从仿真开始
• ROS2 + MuJoCo 飞控学习 01：先跑通一个最小飞控闭环

本篇检查清单

在进入下一篇之前，至少应该能回答：

• [ ] Pixhawk 6C、PX4、QGroundControl 分别是什么？
• [ ] 当前为什么选择 PX4，而不是同时学习两套飞控栈？
• [ ] QGroundControl 与 VS Code 的职责有什么不同？
• [ ] 第一次连接为什么不能带螺旋桨？
• [x] 电脑是否识别了飞控？是，USB 串行设备（COM4）。
• [x] 当前飞控运行的是什么固件和版本？PX4 Pro 1.16.0。
• [x] 倾斜飞控时，QGroundControl 姿态仪是否同步变化？是，横滚、俯仰和航向均连续响应。
• [ ] 是否保存了概要页、设备管理器和姿态仪截图？

完成这些以后，再开始传感器校准和硬件接线。对第一次接触飞控来说，能够可靠地观察系统，比急着让电机转起来更重要。