XBee(S2C)でArdupilotからのテレメトリデータを受け取るようにする

今回は開発中のドローンにおいて、ドローンーGCS間のテレメトリの受信でXBee(S2C/Programmable)を使って実装したことをご紹介します。

開発中のドローンはプラットフォームにはArduPilot、グラウンドコントロールシステム（GCS）にはMissionPlannerやQGroundControlを使用しています。GCSに飛行速度や高度、バッテリー電圧などを表示したい場合、ドローンからテレメトリを受信する必要があります。

テレメトリ送受信機としてXBeeを選択した理由

ドローンからのテレメトリの受信手段として、写真のようなXBeeを使用しました。XBeeを採用した理由として、下記が挙げられます。

技適を取得しているモジュールが販売されている
通信モジュールとしての実績が豊富
Ardupilotの開発者サイトにXbeeの記載がある（Ardupilotにも実績がある）
安価（秋月電子通商で1つ2,900円）
見通しの通信距離が1,200mとドローンを飛ばす上で十分な距離

XBee以外にもWiFiを利用したものやBluetoothを利用したものがあります。特にBluetoothは実装が比較的容易に行えるのですが、技適を取得していないモジュールが多く販売されており、購入には法的なリスクを伴うため採用を断念しました。

テレメトリ送信側のXBee

テレメトリの送信用にXBeeが1つ受信用にさらにXBeeがもう1つの、計2つのXBeeが必要になります。以下の写真は送信側のXBeeです。

ドキュメントの落とし穴？

Ardupilotのドキュメントでは、送信側（ドローン）のXBeeをRouter([CE]=0)、受信側（PC）のXBeeをCoordinator([CE=1])に設定するように記載されていますが、私が試した範囲ですと送信側をCoordinator、受信側をRouterにしないと、正しく送受信できませんでした。

FCとXBeeの結線

開発中のドローンではフライトコントローラにPixhawk4（以下Pix4）を採用していますが、XBeeはPix4のTELEM1ポートに接続しています。

XBee側は直接接続せずに、XBee用の2.54mmピッチ変換基盤を使用しています。このピッチ変換基盤には電圧レギュレータが内蔵されており、Pix4から供給される+5Vの電圧をXBeeの動作電圧である+3.3Vに変換しています。Pix4から直接接続するとXBeeを破損する恐れがあるので注意が必要です。

Pix4とXBeeの配線は以下のようになっています。

赤：+5v vcc
黒：GND
黄：Pix4 TX(out) -- XBee RX(Din)
緑：Pix4 RX(in) -- XBee TX(Dout)

結線の際、ピンヘッダはドローンに固定する際に邪魔になるので、電線を基盤に直接はんだ付けしました。

また、基盤をドローンに固定するために、自動車用の少し厚みのある強力な両面テープを使用しました。

PCとXBeeの結線

テレメトリを受信する側のPCとXBeeの結線については、写真のようなXBee-USBインタフェースボードキットを使用しました。こちらも+5V-+3.3Vの変換レギュレータが内蔵されています。

こちらはUSBケーブルをPCに接続するだけですので、簡単です。

XBeeのパラメータ設定

XBeeへのパラメータ設定は、XCTUというソフトを使用しました。設定すべき値は基本的にArdupilotのドキュメントの通りです。DH・DLを相手側の実際のアドレスに合わせることと、CE(Coordinator Enable)の設定がドキュメントの記載とは逆になっている（いそうな）ので、その点は注意が必要です。