四旋翼用户指南.doc

Quanser Qball-X4

1. 介绍
2. 操作警告
3. 必备条件
4. 参考
5. 系统硬件和软件描述
5.1.主要组成部分
5.2.X4图表
5.3.Qball-X4组成部分
5.3.1.Qball-X4框架
5.3.2.HiQ DAQ
5.3.3.Qball-X4电源
5.3.4.Qball-X4电机和驱动
5.3.5.Qball操纵杆
5.4.Qball-X4模型
5.4.1.激励源
5.4.2.旋转/倾斜模型
5.4.3.高度模型
5.4.4.X-Y坐标模型
54.5.偏航模型
6. 系统安装
6.1.Qball-X4媒介安装
6.2.Qball-X4传感器
6.3.建立无线连接
6.4.配置Qball目标模型
6.5.仿真文件
6.6.Qball-X4控制器
7. 装载电池
7.1.电池装载成分
7.2.电池装载步骤
8. 检修指南
8.1.撞机了！怎么办？
8.2.模型无法建立/连接或QUARC控制台无法顺利打开
8.3.Qball-X4不能被正确读取或被不变的值卡住
8.4.Simulink模型运行慢（仿真时间比实际运行时间长），或控制台出现提示“Sampling rate is too fast for base rate”
8.5.尝试开始Qball-X4模型导致错误“Unable to locate the dynamic link library or shared object”
8.6.建立模型出现错误“Not enough system rewsources are available to perform the operation”,Gumstix电脑硬盘已满
8.7.尝试建立或连接模型出现错误“The file could not be found”

1. 介绍
Quanser Qball-X4（Fugure 1是一个适合一系列UAV研究应用的创新型旋转飞行工具平台。Qball-X4是由安装有10英寸螺旋桨的四个电机驱动的quadrotor直升机设计，整个quadrotor附在一个保护性的碳化纤维笼子里面（Patent Pending）。Qball-X4的专利设计确保安全操作并且能够打开一系列新奇的应用。保护性的笼子是一个重要的特征因为这种无人机被设计在实验室内应用，而实验室有许多典型的内部危险（包括其他机器）。笼子给了Qball-X4一个决定性优势，当工具与障碍物发生碰撞时其他工具将遭受重大的伤害。
测量on-board传感器和驱动电机，Qball-X4利用Quanser的on-board 航电数据获取卡（DAQ）,HiQ和嵌入式Gumstix电脑，HiQ DAQ是一个高分辨率的惯性测量单元（IMU）并且航电输入输出卡用来存储一系列研究应用。QUARC,Quanser的一款即时控制软件，允许研究者和开发者快速通过matlab simulink界面开发和测试实际硬件的控制器，QUARC的开放式建筑硬件和大量的simulink blockset给用户提供强大的控制开发工具。QUARC可以定位Gumstix嵌入式电脑，自动生成编码并管理on-board车辆控制器。飞行时，当控制器管理Gumstix，用户可以及时调整参数， 从a host地面站电脑（PC or laptop）观察传感器测量值。
管理Qball-X4的界面是支持（with）QUARC的matlab simulink。控制器在主机上的Simulink用QUARC研发，并且这些模型被下载，在目标机（Gumstix【2】）上无缝编译成可执行的。这种配置的图表显示在图2.
部分2概括了贯穿手册始终的操作警告，部分3给出了前提条件，部分4列出了手册参考的不同文件。一般的系统描述，组成部分术语，规格和模型参数在部分5给出。部分6详细描述如何安装Qball-X4。部分8包含了检修指导。
2.操作警告
这种符号标识特殊的安全警告和为了确保Qball-X4和用户的安全重要的操作步骤。仔细阅读这些警告。如果使用不当Qball-X4是一个强大的并且是潜在的危险工具。使用Qball-X4时要密切注意安全操作步骤。Quanser对Qball-X4操作不当产生的伤害没有责任，在连接电池或尝试运行Qball-X4之前，确保阅读这个文件并且熟悉Qball-X4的安全特征和操作步骤。
处理Qball-X4时，确保没有model正在运行，并且电源已关闭。推荐用户戴上护目镜保护眼睛。

figure 1：Quanser Qball-X4

Figure 2：Communication Hierarchy
3.先决条件
成功操作Qball-X4，先决条件是：
1）熟悉Qball-X4的接线和组成成分。
2）安装QUARC版本2.0并取得适当的许可。
3）熟悉使用QUARC控制和实时监控vehicle，通过
Simulink设计一个控制器，看参考【2】有更多的
细节。
4.参考
【1】Gumstix：
【2】QUARC User Manual(type doc quarc in Matlab
to access)
【3】Park 400 Brushless motor-740Kv:
【4】Propellers description and technical information:
【5】Pentium-18A electronic speed controller manual:

5. 系统硬件和软件描述
5.1.主要组成成分
计划此次实验，下列硬件和软件都是必需的：
l Qball-X4： Qball-X4在上面figure 1 中显示
l HiQ： QUARC飞行器数据获得卡（DAQ）
l Gumstix： QUARC目标机，一个嵌入式的，装有QUARC运行时间软件的linux操作系统。【1】
l Batteries: 两个三电池室,2500mAh 锂离子电池
l Real -Time Control Software:QUARC-Simulink配置，细节见参考2
5.2.X4图表
下面的figure 3是Qball-X4的基本图表，展示了坐标和角度，注意坐标轴遵循右手原则，X轴与前面的vehicel对齐。
Vehicel的尾巴或后面用彩色胶带标识。Vehicel飞行时确定方向是一致的，尾巴朝向操作者，X轴正方向与操作者相反。

figure 3:Qball-X4坐标and符号法则
5.3.Qball-X4组成成分
这些组成Qball-X4的成分被标在figure 4-11，并在table 1中描述。

figure 4:Qball-X4 笼子和框架

figure 5:HiQ DAQ figure 6：HiQ 外壳

figure 7:有选择接收输入的HiQ daughterboard

Figure 8:Battery switch and connector figure 9:ESCs and battery

figure 10:Sonar sensor figure 11:Motor and propeller

figure 12:Qball joystick,type A
ID#
Description

ID#
Description
1
Qball-X4 保护笼子
10
GPS 串行输入
2
Qball-X4 框架
11
电池开关
3
HiQ DAQ with Gumstix
12
电池连接器
4
HiQ惯性测量单元
13
速度控制器(ESCs)
5
HiQ带宽伺服输出
14
LiPo电池
6
HiQ 盖子
15
声纳传感器
7
HiQ daughterboard with 选择接收器
16
螺旋桨(10x4.7)
8
接收器输入
17
发动机
9
声纳输入
18
操纵杆,型号A
Table 1 Qball-X4 components
5.3.1.Qball-X4框架
Qball-X4框架（#2 in figure 4）是横梁结构，Qball-X4组成成分安装在上面，包括HiQ DAQ,发动机和速度控制器。框架寄托于Qball-X4保护笼子里面（#1 in figure 4）。Qball-X4保护笼子是一个碳化纤维结构为了保护框架，发动机，螺旋桨和嵌入式控制模块（HiQ和Gumstix）在较小的冲突下。笼子不是为了抵挡大的影响或从两米多高的地方坠落。
不要抓着笼子提起Qball-X4因为这样会把压力加在笼子上造成伤害。当像figure 13那样从框架的末端举起Qball-X4运输时，用双手从两边举起框架。

Figure 13：从框架末端捡起Qball-X4
5.3.2.HiQ DAQ
HiQ DAQ是Qball-X4的数据接收板。与Gumstix一起嵌入电脑，HiQ通过读取on-board传感器控制vehicle并且输出发动机要求。每个发动机速度控制器（#13 in figure 9）连接一个HiQ上的带宽伺服输出（#5 in figure 5）.在HiQ上有10个有效带宽伺服输出通道标号为0-9并且接地角（伺服电缆上的黑线）位于最接近HiQ板外部边缘。为了provided Qball-X4控制器起作用，每个发动机速度控制器应该以一种特殊的顺序连接起来，Table 2列出了发动机和其标准的匹配伺服通道。
这种顺序对控制Qball姿势是非常重要的
发动机
伺服输出通道
Back
0
Front
1
Left
2
Right
3
Table 2:发动机伺服通道
HiQ有选择子板可能包含附加I/O例如接收输入（#8 in figure 7），声纳输入（#9 in figure 7），和一个TTL连续输入用于GPS接收(#10 in figure 7).如果Qball-X4有一个声纳（#15 in figure 10）它应该连接到在子板上标记的声纳输入通道0。
5.3.3.Qball-X4 激励
Qball-X4使用两组3个2500mAh锂离子电池（#14 in figure 9）激励HiQ 和发动机，这些电池应该垂直堆放并且与框架底部的铝板对齐并确保velcro绳的牢固。
试飞Qball-X4前确保电池牢固连接在框架上。
连接电池到Qball-X4电池连接器（#12 in figure 8）上前确保电池附在框架上，换电池前保证用开关（#11 in figure 8）关闭电源.
如果充电不当锂离子电池是危险的，回顾电池充电过程，飞的同时不断监控电池标准。如果放电到10V以下3-cell锂离子电池是危险的或不能用的。推荐电池一次完全充电达到10V或更低。
5.3.4.Qball-X4发动机和推进器
Qball-X4使用4个E-Flite Park 400(740Kv)发动机【3】（#17 in figure 11），适用于成对的计数旋转APC 10x4.7推进器【4】（#16 in figure 11）。发动机安装在Qball-X4框架上沿着X与Y轴连接在四个同样安装在框架上的速度加速器上【5】。发动机和推进器配置是为了前后的发动机顺时针旋转，左右发动机逆时针旋转。电子速度控制器（ESCs）在1ms（最小节流阀）到2ms（最大节流阀）以带宽输出的形式从HiQ获得命令。Qball-X4中配置的ESCs可以设置节流阀范围。重要的是ESCs最初的带宽输出为最小节流阀值0.05，另外你可以进入程序模式改变ESC设置。回顾ESC指南中关于改变ESC设置【5】的指令。
5.3.5.Qball操纵杆
操纵Qball时Qball操纵杆是个决定性的成分。操纵杆允许操纵者使用两根手杖控制节流阀行动（多大的提升力由Qball发动机产生），滚动（旋转Qball向左或右使其向左或右飞行），倾斜（旋转Qball向前或后使其向前或后飞行），偏航（旋转Qball垂直轴改变其方向或heading）使Qball飞行。即使飞行在自动模式也需要操纵杆初始化或当Qball控制器不稳定必须停止时能使Qball和行为作为停止开关。操纵杆有一个标签标出它的类型：TYPE A或TYPE B。确保你使用的相应的TYPE A/B操纵杆模型。如果你不确定你使用的操纵杆类型，联系support@寻求帮助。6.5.部分描述了用提供的Simulink模型如何使用操纵杆使Qball飞行。
5.4.Qball-X4模型
这部分描述Qball-X4的动力模型。描述用于控制器研发的线性与非线性模型。为了下面的描述，Qball坐标轴被描述（x，y，z）被定义遵守figure 3展示的vehicle。滚动，倾斜，和偏航分别被定义为x，y，z轴的旋转。球体的工作空间轴被表示（x，y，z），被定义为Qball-X4正直放在地上相同的方向。
5.4.1.激励者动力学
每个推进器产生的推力被模式化用于第一顺序系统
(1)
当u是激励者的脉宽输入，w是激励者带宽，k是一个正的增益。这些参数通过实验计算并验证，陈述在table 3。一个state有效，v被用来表示激励者动力，被定义如下：
（2）
5.4.2.滚动/倾斜模型
假定x和y轴的旋转被减弱，滚动/倾斜运动轴可以被模拟在figure 14.如figure 14中阐述的，两个推进器分别贡献于两个轴。每个发动机产生的推力可以从Eq（1）和它相应的输入中计算出来。重心附近的旋转由各推力的不同产生。滚动/倾斜角度，θ可以用下面动力学公式表示：
（3）
其中 （4）
是设备的滚动/倾斜轴的转动惯量，在Table 3中给出。L是推进器与重心之间的距离，并且：
（5）
代表发动机产生的动力之间的差异。注意动力之间的差异由发动机的输入之间的差异产生，i.e.
（6）

figure 14：滚动/倾斜轴模型
通过把滚动/倾斜轴动力学与每个推进器的激励者动力学结合起来可以导出下列的state space等式：

为了反馈结构中积分器使用方便state矢量加一个fourth state，定义如下：

增加这个state到state 矢量之后，系统动力学可以重写为：
=+
5.4.3.高度模型
Qball-X4的在垂直方向上的运动（沿着z轴）受四个推进器的影响。Qball-X4高度的动力学模型可以写为

F是每个推进器产生的推力，M是设备的整体的重量，Z是高度，r和p分别代表滚动和倾斜角度。整体的重量M在Table 3给出。
正如等式表达的，如果滚动角和倾斜角不是零，整体的推力矢量将不是垂直地面的。假设这些角度接近于零，动力学等式可以线性化为下列state space形式
=+u+

5.4.4.X-Y方位模型
Qball-X4沿x轴与y轴的运动由整体的推力产生受滚动/倾斜角的影响。假设偏航角度为零，X轴与Y轴的运动动力学可以写为

假设滚动角和倾斜角接近于零，X与Y方向的线性state space等式可以导出
=+u
u

5.4.5.偏航模型
每个发动机产生的转矩τ假定有下列关系with respect to PWM输入u：

其中是一个正的增益，它的值在Table 3中给出。偏航轴运动由两个顺时针运动和两个逆时针运动的旋转推进器产生的转矩差异产生。偏航运动模型在figure 15中给出。
偏航轴运动可以用下列等式模式化

等式中是偏航角，是关于z轴的转动惯量，在Table 3中给出。发动机的合成转矩可以从下式计算出来：

偏航轴动力学可以用state-space形式写为：
=+

figure 15：偏航轴模型随着旋转的推进器方向
参数
值
K
120N
w
15rad/sec

0.03kg.

0.03kg.
M
1.4kg

4N.m

0.04kg.
L
0.2m
Table 3:系统参数
6. 系统设置
Setion 6.1描述了安装vehicle硬件。Setion 6.2描述了Qball传感器及其如何被接收。Setion 6.3和Error：Reference source not found描述了配置无线连接来与Qball交流的过程。最后，Setion 6.5和6.6列出了由Qball提供的MATLAB Simulink文件，并详细描述了Qball控制器。
6.1.Qball-X4 Vehicle安装
1.首先，检查所有的发动机是否安全固定在vehicle框架上。检查螺旋桨是否以正确的顺序牢固得附着在发动机上：顺时针螺旋桨在前后发动机上（从顶部向下看），逆时针螺旋桨在左右发动机上。注意后面的发动机用鲜明的颜色标示在Qball-X4框架上。
检查发动机是否牢固的整齐的在框架上（每飞行两个小时）。一段时间后，框架的震动可能使发动机mounts松动。如果发动机或mount感觉松动，赶紧使其变紧。
如果一个螺旋桨松动，用艾伦内六角扳手移动盖子使其固定在发动机并且确保螺旋桨安装井完全向下直到在电机轴上。用安装井代替螺旋桨，把发动机帽放回原处并用艾伦内六角扳手固定。电池连接后不要再改变螺旋桨或Qball-X4其他组成部分。
2. 安装电池。将Qball-X4颠倒放置使其放置在笼子顶部上。将Qball-X4两组电池并排放置，使感光底片位于框架底部上，如图16用维克牢皮带将电池固定.连接电池与电池连接器，将Qball-X4再次正放使其在笼子底部上。

Figure 16：用维克牢皮带固定的电池
3. Qball-X4上用两个功率转化器的功率连接在电池连线（#11 in figure 8）上。一分钟之后Gumstix无线模块有效。在主机上连接到GSAH自组织网络。（看section 6.3.建立无线连接）。
6.2.Qball-X4传感器
这部分描述了在Simulink读Qball-X4传感器和写输出到发动机的模块。QUARC Hardware-In-the-Loop(HIL) 模块被用来与Quanser数据获得卡交流，包括HiQ和Gumstix Verdex。HIL blockset的详细信息看QUARC HIL用户指南在MATLAB help的QUARC Targets/User’s Guide/Accessing Hardware下。Table 4列出了被用来与Qball-X4的数据获得卡硬件连接的HIL blocks.
Block
Description

HIL初始化模块选择DAQ板并且配置板的参数。HIL初始化模块通过板的名字命名参数，其他HIL模块通过他的名字参考相应的HIL初始化。
HiQ有一个board-specific选项来选择安装在HiQ上的陀螺仪模型。通过在边境初始化参数输入“gyro_model=16405”或从board_specific选项对话框选择模型来说明陀螺仪模型。gyro_model选项的有效值有：16350,16360,16400，和16405.如果没有指定则默认值是16405.陀螺仪模型号码在陀螺仪标签上找到（#4 in figure 5）。

HIL读写块用于从HiQ读取传感器测量值并且写电机命令到Qball-X4马达。用数字频道数字指定的输入输出分别给定在表5和表6中。

HIL设置属性块用于在模型执行期间设定某些特定于HiQ的板属性，(注意：在多个模型执行期间属性改变不是固定不变的)。HIL设置属性块可以用来设置整型，双精度型或线型类型。HiQ提供一个整型属性和一个双精度型属性。建议用户在模块参数内部设定属性值，并且只在模块开始时设置属性（见HIL设置属性块的帮助）。
HiQ整型属性被属性码128引用，用来设置陀螺仪范围。这个属性的有效值有75,150和300，分别对应陀螺仪范围为75/s,150/s,300/s.默认陀螺仪范围设置为75/s。
HiQ双精度型被属性码128引用，用来在watchdog停止后设置所有脉宽输出通道最后的脉宽输出（通常在模型停止以后）。对于Qball-X4，建议这个属性设置为0.05（零节流阀）保证在watchdog停止时发动机也迅速停止。这个属性的默认值是0.

HIL watchdog用来为监视时钟设置时间限。超出watchdog时间值的一段连续时间内没有收到脉宽输出要求，HiQ watchdog将会触发，强制脉宽输出为0或HIL设置属性块指定的一个值。除非指定否则默认的HiQ watchdog时间值为50ms。如果50ms不合适这个模块可以改变时间值。
Table 4：Qball-X4使用的HIL块
HiQ提供了几种高分辨率航空电子传感器，用于测量和空中汽车的稳定性控制。HiQ包括：
l 10 PWM输出（伺服电机输出）
l 使用硬件陀螺仪，射程可配置为±75˚/ s，±150˚/ s或±300˚/ s，决议0.0125˚/ s/LSB的范围设置±75˚/ s
l 使用硬件加速器，3.33毫克/LSB的决议
l 6模拟输入，12位，+3.3V
l 使用硬件磁强计，0.5mGa/LSB
l 8通道射频接收机输入（可选）
l 4Maxbotix声纳输入
l 2压力传感器，绝对和相对压力
l 输入功率10-20V
除了HiQ，Gumstix Verdex提供I/O如下：
l 11可配置数字I/O
l 2 TTL串口
l 系列GPS输入
图17显示了在HiQ DAQ上面列出的I/O的位置。上面列出的HiQ I/O使用QUARC边境仿真访问，Gumstix Verdex数字I/O通过QUARC边境仿真访问，通过QUARC流仿真访问串行I/O，连续GPS通过GPS NMEA块访问。关于访问串行数据的更多信息见QUARC帮助下QUARC 目标/用户的指导/通信。
初始化HiQ板，必须在模型中放置一个边境初始化块。仿真初始化块用于初始化数据采集卡和I/O参数设置。在边境初始化块，选择板式hiq_aero配置HiQ数据收集，如果需要，在Board名称字段输入一个名称，如图18所示。
接下来从HiQ读和写，在模型中添加边境读写块(注意当在模型中使用一个单一的边境读写块时HiQ被优化，添加更多的边境I/O模块可能会降低性能，特别是最大采样率)，在边境读写模块中，选择与边境初始化块中相对应的Board名称，HiQ有用的读写通道列在下面的Table 5和6.输入读或写的通道数或者用浏览按钮打开一个像Figure19的通道选择对话框。

Figure 17：HiQ DAQ传感器

Figure 18：有HiQ块选择的边境初始化块
Channel
通道类型
读通道数
描述
单位
模拟
0-5
模拟输入
V
编码器
无
-

数字
无
-

其他
3-6
声纳输入0-3
m

3000-3002
陀螺仪输入：X,Y,Z轴
rad/s

4000-4002
加速计输入：X,Y,Z轴
m/

8000-8002
磁力计输入：X,Y,Z轴
Ga

9000,9001
相对，绝对压力传感器
Pa

11000
工作功率（电池）
%

11001
电池水平
V

20000-20007
接收输入通道
%
type Table 5：HiQ输入通道
通道类型
写输入数
描述
模拟
无

脉宽调制
0-9
伺服输出0-9
数字
无

其他
无

Table 6：HiQ输出通道

Figure 19：HiQ通道选择对话框
对Qball-X4，脉宽调制输出0-3用来指挥四个发动机，脉宽调制输出值的范围是0.05-0.10（一个20ms周期的5%-10%），分别对应于一个1ms到2ms的脉冲。一个0.05的指令对应零节流，将引起发动机停止工作。一个0.1的指令对应全节流。
3维陀螺仪和加速计用来测量Qball-X4的动力和方位（翻滚，俯仰与偏航）。磁力计可以作为数字指南针用来测量Qball-X4的高度（偏航角）。这些IMU输入对Qball-X4的飞行控制是至关重要的。Qball的声纳传感器是Maxbotix XLMaxsonar EZ3，以1cm的分辨率测量20cm到765cm之间的距离。0到20cm之间的物体被归为20cm。声纳传感器位于Qball的底部，用来测量闭合回路高度控制的Qball高度。
注意声纳在坚硬的表面工作状态最好，能反映超声波信号。声纳不能工作在地毯或其他表面，可能会分散超声波信号。一般测试声纳先停止发动机输出，举起Qball看声纳是否如预期的正常工作。
HiQ安装了一个相对传感器和一个绝对传感器。因为大气层气压因位置而不同。HiQ上提供电位计调节压力传感器输入。用一个小的螺丝刀调节电位计的绝对压力传感器和相对压力传感器直到读得值大约位于它的范围中间（范围可以通过调整电位计到它的最大最小值来获取）。因此，压力传感器可以测量相对于电位计设定的操作点的压力变化。
操作能力输入测量电池容量作为Qball-X4的最小10V最大20V的输入电压的百分比（0-1）或作为直流电压。自锂离子电池供电以来Qball-X4被充电10.6V。操作能力应该被监督（注意10.6V对应操作能力0.06或6%）。Figure 20展示了一个操作能力如何被监督的例子，这样的话当操作能力达到8%或更低（对应于10.8V或更少）时低电压警告将会显示在主机上，用Show Message在主机块（在QUARC Target\Sinks\Error Handling下的Simulink图书馆可以发现）。注意HiQ输入电压值可以通过公式V=10x+10计算出来，其中x表示操作能力。二者择一的，电池水平输入可以用来读出当前电池的电压水平。

Figure 20：监控HiQ 电池水平
注意HiQ操作能力仅用来测量给HiQ供电的电池。有人推荐Qball-X4一般成对改变。按照供电系统指示，提供供电系统确保合适安全的给电池供电。
标准HiQ子板提供几个通用I/O通道用来面向附加传感器。Figure 21展示了HiQ子板和它的电子插脚布局。Table 7列出了HiQ子板上不同的I/O插脚。

Figure 21：HiQ子板和插脚布局
J3
1
模拟GND
J3
2
+5V
J3
3
模拟GND
J3
4
+3.3V
J3
5
AI4
J3
6
AI5
J3
7
AI2
J3
8
AI3
J3
9
AI0
J3
10
AI1

J20
1
GND
J20
2
+3.3V
J20
3
GUM FF RXD
J20
4
GUM IR TXD
J20
5
GUM IR RXD
J20
6
GUM FF CTS
J20
7
GUM FF RTS
J20
8
GUM BT RTS
J20
9
GUM FF TXD
J20
10
GUM BT CTS

Sonar
1
GND
Sonar
2
IC
Sonar
3
TRIG
Sonar
4
+3.3V

J14
1
GND
J14
2
+3.3V
J14
3
GND
J14
4
PIC GPIO 0
J14
5
GUM I2C SDA
J14
6
GUM I2C SCL
J14
7
GUM GPIO 63
J14
8
GUM GPIO 65
J14
9
GUM GPIO 62
J14
10
GUM GPIO 59
J14
11
PIC GPIO 1
J14
12
GUM GPIO 64

J29
1
GND
J29
2
+3.3V
J29
3
GND
J29
4
+4V
J29
5
GUM GPIO 58
J29
6
+5.5V
J29
7
GUM GPIO 60
J29
8
GUM GPIO 61
J29
9
GUM GPIO 66
J29
10
GUM GPIO 77

GPS
1
GND
GPS
2
GUM BT TXD
GPS
3
GUM BT RXD
GPS
4
+4V
Table 7：HiQ子板插脚列表
AIx模拟输入通道x
PIC GPIO x:微处理器通用I/O通道x
GUM GPIO x：Gumstix通用I/O通道x（可重构数字I/O）
GUM I2C SDA:Gumstix I2C数据线
GUM I2C SCL:Gumstix I2C时钟线
GUM xx RXD:Gumstix(FF/IR/BT)UART 接收数据
GUM xx TXD:Gumstix(FF/IR/BT)UART传输数据
GUM xx CTS:Gumstix(FF/IR/BT)UART 清除发送
GUM xx RTS:Gumstix(FF/IR/BT)UART请求发送
IC:输入比较
TRIG:触发声纳
为声纳和GPS标题配置连接器：Hirose DF134S-1.25C
声纳和GPS连接器插脚：DF13-2630SCF
Gumstix串行端口FF,BT和IR可分别通过串行接口0,1,2访问。更多访问串行数据的信息请看QUARC Targets/Users’s Guide/Communacations下的帮助。
6.3.建立无线连接
Qball-X4用专门的对等无线TCP/IP连接与主机和（或）其他的Quanser无人机交流。Qball-X4包装与一个USB无线适配器一起用无线连接（用于Qball-X4和其他Quanser无人机）安装主机。主机和每个无人机必须有独一无二的IP地址，这些地址的范围定义如下：
主机（s）
182168.1.10到182.168.1.19
Quanser机(Gumstix)
182.168.1.20到182.168.1.254
安装主机无线连接这些步骤如下且只需执行一遍。
1.安装完提供的USB无线适配器之后，Windows必须探测到一个叫GSAH的网络，一个”不固定的电脑对电脑网络”。这是一个无人机使用的对等网络。
2.打开无线网络的状态，点击属性。
3.在“此连接使用下面的项目”下，滚动至网络协议（TCP/IP）,双击。
4.不是自动获得一个IP地址，而是进入以下：IP地址：182.168.1.10（主机无线IP地址应该设为182.168.1.10到182.168.1.19之间一个不用的值。对于多个不同的主机，使用有效范围内的不同IP地址。）子网掩码：255.255.0.0

Figure 22：无线USB适配器设置
5.通过Windows网络连接列表连接到GSAH网络
6.如果QbaLL-X4通上电，可以在Windows的运行框（在开始菜单单击Run）里按类型“ping{Qball-X4的IP}pinged。如果连接成功将会在命令窗口看到ping回复。注意：你可能需要屏蔽Windows防火墙来建立连接。

Figure 23：pinging Qball-X4
6.4.配置Qball目标模型
注意：这部分只应用在运行在Gumstix目标（也就是，在Qball上）的文件，例如qball_control_v2.mal（见6.5.Simulink文件的Table 8）。一旦QUARC被安装Simulink应该有一个新的菜单项叫QUARC。Qball-X4安装一个新的QUARC模型要求有下面的步骤：
1.创建一个新的Simulink模型，或者打开一个Gumstix存在的模型运行。
2.单击QUARC菜单，选择选项。
3.实时工作间下的系统目标应该是quarc_linux_arm.tlc.如果需要浏览系统目标列表定位合适的文件。（Figure 24）。

Figure 24：QUARC选择菜单
4.为了在目标机上运行QUARC模型，目标机的IP地址必须是指定的。为所有的linux_ARM设置默认的目标地址，在QUARC菜单选择参数选择。目标形式的参数应设为linux_arm。用要求的目标机的IP地址代替默认模型URI，例如“tcpip://182.168.1.200:17001”没有引用。
作为选择，打开QUARC/Options菜单下的模型选项选择左边窗口的界面仅为当前模型设置目标地址。在MEX_file下，类型‘-w -d/tmp -uri %u’,’tcpip://{Gumstix的IP}:17001’,包括单引号（Figure 25）。用你的Gumstix的IP代替{Gumstix的IP}，例如‘tcpip://182.168.1.200:17001’.

Figure 25:配置MEX-file参数
5.为仿真模型选择“Extenal”，而不是“Normal”，表明模型是在目标机（Gumstix）上运行的而不是在主机上模拟。
6.模型已经准备好在目标机上编译。如果与vehicel间的无线连接已建立，一个QUARC控制台可以被打开显示附加信息并在模型编译时通过菜单选项QUARC/Console 进步（progress）。建立模型（QUARC/Build）将开始编码生成和编译步骤。编译输出将显示在QUARC控制台。完成这步将花费几分钟时间。
6.5.仿真文件
操作Qball需要几个文件。Table8列出了不同的文件和它们的用途。注意Windows 7主机有一些不同的主文件（WIN7附带）。如果你用的是Windo