ArduPilot 支持 Holybro KakuteF7 飞控完整指南：引脚定义、UART 映射与 hwdef 配置解析

ArduPilot 支持 Holybro KakuteF7 飞控完整指南：引脚定义、UART 映射与 hwdef 配置解析

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Holybro KakuteF7 是一款搭载 STM32F745 的 FPV 四旋翼飞控，分普通版与 AIO（All-In-One，集成 OSD）两种形态。本文以 ArduPilot 仓库中的板级支持文档 KakuteF7 README 为主线，结合板级硬件定义文件 hwdef.dat 与引导程序定义 hwdef-bl.dat 的源码细节，系统讲解该板的串口映射、RC 输入、FrSky 遥测、OSD、PWM 输出分组、电池监控以及固件加载流程。读完本文，你将能完成 KakuteF7 的 ArduPilot 固件烧录与全部关键参数的配置。

硬件特性概览

根据官方板级文档，KakuteF7 的核心硬件配置如下：

• MCU：STM32F745 微控制器（基于 ARM Cortex-M7，1MB Flash）
• IMU：ICM20689（六轴惯性测量单元）
• 气压计：BMP280
• 存储：microSD 卡槽（用于黑匣子日志记录）
• OSD：AT7456E（仅 AIO 版板载）
• 串口：6 路 UART
• PWM 输出：6 路

该板由 Holybro 生产，有两种变体：一种是集成 OSD 的 AIO（All-In-One）板，另一种是更小的无 OSD 普通板。两种变体的串口资源（Rn/Tn 标记）完全一致，差异主要体现在板载 OSD 与电机输出的集成度上（AIO 版为 M1–M7 焊盘布局，普通版外接电调）。

在 ArduPilot 源码中，该板的板级 ID 定义于 Tools/AP_Bootloader/board_types.txt：TARGET_HW_KAKUTEF7 123，固件与引导程序均通过此 ID 标识硬件型号。

引脚定义（Pinout）

KakuteF7 普通版引脚图

KakuteF7 AIO 版引脚图

两块板子的引脚图均标注了 UART 收发焊盘（Rn/Tn）、电机输出焊盘（M1–M6）、I2C 引脚（SDA/SCL）、电源（B+、GND、5V、3V3）、BOOT 按键、蜂鸣器（Buz）与 LED 等接口。其中 UART 焊盘按 "Rn"（UARTn 的接收脚）和 "Tn"（UARTn 的发送脚）命名，例如 R1/T1 对应 UART1。

UART 映射

从板级文档可得到 ArduPilot 参数 SERIALn 与物理串口的对应关系：

其中SERIAL5 端口（UART7）专用于 ESC 遥测，在 KakuteF7 AIO 板的四个角上各有一个 R7 焊盘，方便从任意电调接入遥测信号。

从 hwdef.dat 可以看到串口在固件中的注册顺序，注释特意说明将 USART3 排在第二位以与板面丝印顺序对应：

# order of UARTs (and USB), USART3 should be in second place to map order with the board's silk screen SERIAL_ORDER OTG1 USART1 USART2 USART3 UART4 UART7 USART6

对应到源码引脚分配（hwdef.dat）：

• USART1：PA10 接收 / PA9 发送（Telem1）
• USART2：PD6 接收 / PD5 发送（Telem2）
• USART3：PB11 接收 / PB10 发送（GPS）
• UART4：PA1 接收 / PA0 发送（GPS2），标注NODMA
• UART6：PC7 接收 / PC6 发送（可作 FPort 等协议备用）
• UART7：PE7 接收 / PE8 发送（ESC 遥测）

RC 输入

RC 输入默认配置在R6（UART6_RX）引脚上，即 hwdef.dat 中的 PC7 引脚。该引脚默认以定时器捕获模式工作，支持所有 RC 协议（SBus、DSM、CRSF 等）：

# RC input defaults to timer capture PC7 TIM8_CH2 TIM8 RCININT PULLDOWN

同时源码还预留了备用配置——将 PC7 以复用功能（ALT(1)）切换为 USART6 接收，用于需要串口式 RC 协议的场景（如 FPort）：

# alternative config using USART for protocols like FPort PC7 USART6_RX USART6 NODMA ALT(1) PC6 USART6_TX USART6 NODMA

两种模式共用同一引脚，通过 ArduPilot 的 RC 协议自动检测机制选择工作方式。

FrSky 遥测

FrSky 遥测使用T6 引脚（UART6 发送）。启用 FrSky S.PORT 需要设置以下参数：

• SERIAL6_PROTOCOL 10（FrSky D 模式 / S.PORT 遥测协议）
• SERIAL6_OPTIONS 7（使能该串口的反向输出等选项）

由于 UART6 的发送脚在硬件上支持反相输出（S.PORT 为半双工反相信号），所以无需额外硬件转换即可直连 FrSky 接收机的 S.PORT 脚。

OSD 支持

KakuteF7 AIO 版板载AT7456E OSD 芯片，在 ArduPilot 中只需设置：

• OSD_TYPE 1（MAX7456 驱动）

从 hwdef.dat 可见 OSD 相关的固件配置：默认启用 MAX7456 驱动、内置 OSD 字体（ROMFS_WILDCARD libraries/AP_OSD/fonts/font*.bin），并保留 MSP DisplayPort（HAL_WITH_MSP_DISPLAYPORT 1）以支持高清图传眼镜（HD Goggle）的 OSD 显示：

# setup for OSD define HAL_OSD_TYPE_DEFAULT 1 ROMFS_WILDCARD libraries/AP_OSD/fonts/font*.bin # make sure MSP HD Goggle support remains define HAL_WITH_MSP_DISPLAYPORT 1 define HAL_MSP_ENABLED 1

PWM 输出与 DShot

KakuteF7 支持最多6 路 PWM 输出（M1–M6），全部支持 DShot 以及所有 PWM 类型（普通 PWM、OneShot、MultiShot 等）。6 路输出分为 3 组：

• PWM 1、2、3：group1（TIM1）
• PWM 4、5：group2（TIM3）
• PWM 6：group3（TIM5）

分组规则：同一组内的通道必须使用相同的输出速率；如果组内任一通道使用 DShot，则整组所有通道都必须使用 DShot。

在 hwdef.dat 中，电机输出引脚分配如下：

PB1 TIM1_CH3N TIM1 PWM(1) GPIO(50) PE9 TIM1_CH1 TIM1 PWM(2) GPIO(51) PE11 TIM1_CH2 TIM1 PWM(3) GPIO(52) PB0 TIM3_CH3 TIM3 PWM(4) GPIO(53) PC9 TIM3_CH4 TIM3 PWM(5) GPIO(54) PA3 TIM5_CH4 TIM5 PWM(6) GPIO(55)

可以看到 M1–M3 共用 TIM1（group1），M4–M5 共用 TIM3（group2），M6 单独使用 TIM5（group3），与文档描述完全一致。源码中还预留了 PWM7/PWM8（PD12 为 LED 引脚、PD15 为蜂鸣器引脚），但需注释掉对应功能后才能启用。

另外，引导程序定义 hwdef-bl.dat 中会将 6 路电机输出初始化为低电平，保证上电时电调不会意外启动。

电池监控

该板内置电压与电流传感器：

• 电流传感器最大量程130 安培
• 电压传感器支持最高6S LiPo 电池

正确的电池参数设置如下：

这些默认值在 hwdef.dat 中已经以编译期默认参数的形式固化，物理引脚为 PC3（电压采样 ADC1）与 PC2（电流采样 ADC1）：

PC3 BATT_VOLTAGE_SENS ADC1 SCALE(1) PC2 BATT_CURRENT_SENS ADC1 SCALE(1) define HAL_BATT_VOLT_PIN 13 define HAL_BATT_CURR_PIN 12 define HAL_BATT_VOLT_SCALE 10.1 define HAL_BATT_CURR_SCALE 17.0

同时板上 PC5 还引出 RSSI 模拟输入（BOARD_RSSI_ANA_PIN 15），可接模拟 RSSI 信号用于图传信号强度监控。

罗盘（Compass）

KakuteF7 AIO没有板载罗盘，但可以通过板上的SDA/SCL 焊盘以 I2C 方式外接罗盘。对应的硬件定义（hwdef.dat）做了两件事：开启 I2C 总线上的外接罗盘探测，并将默认安装方向（AUTO_ROT）设为 2（即朝下安装）：

# no built-in compass, but probe the i2c bus for all possible external compass types define AP_COMPASS_PROBING_ENABLED 1 define HAL_I2C_INTERNAL_MASK 0 define HAL_COMPASS_AUTO_ROT_DEFAULT 2

板上的 I2C1 总线（PB6 SCL / PB7 SDA）同时挂载 BMP280 气压计（地址 0x76），并在固件中允许无气压计初始化（HAL_BARO_ALLOW_INIT_NO_BARO）。

引导程序与固件加载（Loading Firmware）

首次烧录（DFU 模式）

首次加载固件时，按住BOOT 按键的同时插入 USB，进入 DFU（Device Firmware Upgrade）模式。然后使用任意 DFU 烧录工具（如dfu-util、STM32CubeProgrammer 或地面站自带的 DFU 工具）加载with_bl.hex固件——该固件包含引导程序（bootloader）。

后续升级（地面站方式）

引导程序一旦烧录完成，之后就可以使用任意 ArduPilot 地面站软件（Mission Planner / QGroundControl）通过 USB 或遥测链路更新固件，此时应使用*.apj格式的固件文件。

引导程序背后的源码细节

hwdef-bl.dat 定义了引导程序专用配置，与主固件的关键差异在于：

• 固件起始偏移：FLASH_BOOTLOADER_LOAD_KB 96——引导程序把主固件放置在 96KB 偏移处（对应主固件定义的FLASH_RESERVE_START_KB 96，即保留前 2 个 Flash 扇区给引导程序），Flash 总容量 1MB（FLASH_SIZE_KB 1024）
• 外部晶振 8MHz（OSCILLATOR_HZ 8000000），并启用 32.768kHz 低速时钟（STM32_LSECLK）
• 引导程序中即初始化 6 路电机输出为低电平，并将 SD 卡、OSD、IMU 的片选（CS）引脚拉高，防止外设在引导阶段被误触发
• 板载 LED 作为引导程序状态指示（HAL_LED_ON 0，低电平点亮）

主固件 hwdef.dat 还引入了两个精简配置片段以节省 Flash 空间：

include ../include/minimize_fpv_osd.inc include ../include/no_bootloader_DFU.inc

其中 minimize_fpv_osd.inc 是专为 FPV/OSD 用途的低 Flash 板提供的功能裁剪文件：禁用光流（AP_OPTICALFLOW_ENABLED 0）、S.Bus 输出、发动机（ICE）驱动、高级失效保护（AFS）与精准降落（PrecLand），只保留 Quad/Hexa/Octa 机架类型与常用测距仪驱动等，从而在 1MB Flash 内塞入完整 FPV 功能；no_bootloader_DFU.inc则关闭部分冗余的 DFU 支持。同时，固件显式只保留 BMP280 气压计后端（AP_BARO_BMP280_ENABLED 1），并保持外部气压计的 I2C 探测（AP_BARO_PROBE_EXTERNAL_I2C_BUSES 1）以支持后续自定义编译选项。

从源码理解板级资源分配

综合 hwdef.dat 的完整内容，可以将该板的外设资源归纳为下表，便于在排查配置问题时对照：

其中 IMU 的安装方向在固件中已按ROTATION_YAW_180预置，即 IMU 芯片相对飞控正面旋转 180° 安装，这是飞控出厂已做好的硬件设计，用户无需在参数中额外调整 IMU 方向。

常见配置检查清单

完成硬件接线后，建议按以下顺序核对配置：

1. 确认固件正确：刷入 KakuteF7 对应的with_bl.hex（首次）或*.apj（升级），确保地面站识别的板型为 KakuteF7（APJ 板 ID 123）。
2. 检查传感器：在初始设置向导中确认 IMU（ICM20689）与气压计（BMP280）读数正常；外接罗盘接入后确认罗盘方向（默认 AUTO_ROT=2）。
3. 核对串口协议：GPS 接 SERIAL3 设为SERIAL3_PROTOCOL 5（GPS）；ESC 遥测接 SERIAL5 设为SERIAL5_PROTOCOL 26（ESC_Telem）；FrSky 接 SERIAL6 设为 10。
4. 设置电池参数：如使用默认板载传感器，确认BATT_MONITOR 4，其余分压/分流系数可按实际电调与电池微调。
5. 电机输出测试：确认电调信号线接到 M1–M6，注意同组（group1/group2/group3）内的输出速率与 DShot 设置必须一致。
6. OSD 验证：AIO 版设置OSD_TYPE 1后进入 OSD 菜单检查叠加信息与字体是否正常。

按照上述步骤，即可完成 KakuteF7（含 AIO 版）在 ArduPilot 中的完整部署，涵盖固件烧录、串口/遥测/OSD/电调与电池监控的全部配置。

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