实拆炸机后的大疆晓Spark——无人机中的教科书,且看且珍惜

爱板网2018-06-06 11:11:49

掌上无人机Spark是大疆今年最新推出的具备手掌起飞/手势操控功能的无人机,简约而不简单的工业设计,优秀的系统设计,上市以来好评颇多。


笔者手上也有一台,虽然曾经想实拆看看内部到底如何(网上现有的拆解都不够细节),但是又有些舍不得拆,不过,前段时间最近大疆Spark无人机炸机了(算起来不算机子问题,是操作不当引起的),结果就是直接废掉了,这下真能一尝所愿拆解了。


先来瞧瞧炸机后的样子,摔的简直惨烈,一个机架已经断裂了,而摄像头的云台也断裂了,像个无头的战士。



晓Spark通过6颗内六角螺丝固定整个机身。



有意思的是其中的几颗螺丝还点胶处理了,买晓Spark的朋友可以通过这点简单的判断下是不是买到的是拆过机的产品。



除了6颗螺丝,顶盖也通过卡扣与机身紧密结合,在工业结构设计上是没得吐槽。“手机中的苹果,无人机中的大疆”,估计这就是最好的夸奖了。



顶盖以及6颗螺丝。可以看到顶盖上有一层类泡棉的东西,配合散热风扇,可以将热量从旁边散去,但是在实际设计的时候又能看到细节之处,散热片的结构设计阻碍热量往旁边的GPS模块上,提升整体可靠性。



从左网友的结构分布分别是,3D传感系统,散热风扇,鳍行散热片,GPS导航模块。



可以看到导航模块是与主板分离,通过BTB连接器连接。



标有DJI G116的那个正方形大块是导航模块的天线,另外可以看到,导航模块搭载了单独的后备电池,这可以在导航模块断电后保存当前的星历,在一定时间内再次启动导航模块,仍旧可实现快速定位。



取下屏蔽罩可以看到导航模块的主芯片,是全球顶级的GPS芯片上U-blox UBX-M8030-KT,QFN40封装。



UBX-M8030-KT具备并发接收GPS/QZSS、GLONASS、北斗,同时预留了Galileo功能,可以说目前的导航系统都集全了,比较突出的是M8030还具备行业领先的–167 dBm灵敏度,高的有些吓人。



看到模块背面有泡棉,主要用于与主板间的缓冲。另外在背面还可以看到调试用的UART及I2C接口,一般通过串口就可以看到GPS的定位信息。



有BTB接口的地方基本都都放置接地泡棉,不仅有效加固接口的稳定性,还能一定程度减少电磁干扰。



取下风扇可以看到BTB接口处都有点胶处理,进一步加固接口处,想想也是,尤其刚玩无人机的,炸机那不就是家常便饭,只不过是炸机的程度不一。



取下风扇后很方便移除主板。移除主板后的机架就剩下3D传感系统、视觉定位系统、电机驱动模块。



集成度超高的主板,像极了以前的一款诺基亚手机。



需要了解的是,不像我们平时接触的很简单的四轴飞行器,就一个主控+电机驱动模块,晓Spark有诸多的辅助功能,因此板卡上的芯片也非常多。



散热框架与屏蔽罩处都涂抹散热硅脂。



主板集成度很高,从侧边PCB来看,估摸着在8层板以上。



取下屏幕罩,几乎每个芯片上都是导热硅脂,毕竟排除本身的发热外,尤其在夏天在室外烈日下费,散热尤其重要,否则炸机是分分钟的是,笔者也体验过其他的无人机,很多无人机直接飞飞会提示过热,而晓Spark至少没遇到这样的问题。



擦去硅脂,来看看晓Spark上搭载了些什么芯片,这应该是第一次在网上流传出的真机图,且看且珍惜。



联芯LC1860C+联芯LC1160,主控+PMU,LC1860C则是当年的红米2A上的主应用处理器,如今在大疆晓Spark上又见其影,28nm工艺,4个ARM Cortex-A7处理器,主频1.5GHz,另外集成2核MaliT628 GPU,具备1300万像素摄像处理能力及1080P@30fps编解码能力,从这里我们也能看到为何晓Spark只支持1080P@30fps的视频录制,LC1160则是配套的电源管理方案;LC1860C下边则是美光的闪存+运存颗粒,查FBGA Code可知为具体型号为MT29TZZZ4D4BKERL-125 W.94M,集成了4GB eMMC以及512MB LPDDR3。



LC1160电源管理芯片下边则是USB2.0 HUB芯片GL850H,再下边则是晓Spark上的重头戏芯片Movidius MA2155,全称视觉处理器Vision Processing Units(VPUs),这是专门为计算机视觉进行优化,可以用于 3D 扫描建模、室内导航、360°全景视频等更前沿的计算机视觉用途,从而实现像晓Spark上那些功能,如3D图形感知,手势识别,智能跟随等,所以这颗VPU也是无人机的视觉定位系统的核心单元。有必要提一句,现在Movidius公司已被Intel收购,明显Intel赚了,这笔买卖不亏。



晓Spark飞控的飞控也不简单,采用了Ateml的ATSAME70Q21芯片(现已被Microchip收购)基于ARM Cortex-M7处理器,最大主频达300MHz。



飞控旁边的STM32F303+MP6536组合则是部分电机驱动电路。


晓Spark上的WiFi传输方案是采用高通旗下的Atheros AR1021X,这是一颗具备USB2.0接口的2.4G/5.8GHz双频WiFi芯片,支持802.11a/b/g/n标准,最高传输速度300Mbps。



信号放大部分采用了两颗功放芯片SKY85809,对应两个不同频段的信号,手机控制为2.4GHz频段,Spark遥控器可以实现5.8GHz的WiFi连接,大疆官方称Spark可以实现2公里距离的高清信号图传,这点实际体验过,这种情况只能在毫无遮挡物的条件下。



晓Spark的充电管理单元使用了TI的BQ25700升压充电芯片,配合4颗MOS管,可实现通过5V的手机充电器或普通5V的USB接口充电宝,这也是晓Spark上的一大亮点,不需要取下电池就能给11.4V智能飞行电池实现充电。



背部的这颗用泡棉遮盖住的芯片不知道是用于干嘛的,查不到型号,感觉神奇,有知道的可以留言,不吝赐教。



下面再看一眼去掉屏蔽罩后的主板正反两面,集成度相当高,PCB布局也非常合理,堪称教科书。



最后拆下3D传感系统,上面包含了两个红外发射器以及一个摄像头,摄像头主要是用于采集从红外发射器发射出去的红外光照射到障碍物上返回的光,实现距离检测,3D传感系统除了实现距离的检测用于在实际飞行中的避障功能,还能配合摄像头在拍照的时候实现景深效果,可谓一举多得。



拆解到这里就剩下没什么,下方是摄像头,机架上还有一个点击驱动模块。



从晓Spark的拆解来看,可谓是麻雀虽小五脏俱全,在和成人手掌差不多大小的情况下,晓Spark实现了诸多创新功能功能的集成,如3D传感系统、视觉定位系统等,另外,从晓Spark整体的结构和布局也能看出其优秀的系统设计,堪比无人机中的教课书,无愧为“手机中的苹果,无人机中的大疆”。



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