News, FR

Les F4, les F7 et le 32 / 32 kHz


Les processeurs F7 sont ils un atout pour Betaflight ? Qu’apportent ils de plus que les F4 aux pilotes ? Le 32/32 k est il vraiment utile ? Les F7 qui sont nécessaires pour faire tourner les cartes en 32/32 k ont en effet la réputation d’être plus lents que leurs petits frères. Bizarre. Car en dehors du fait qu’il faut overclocker un F4 pour faire voler un quad en 32/32 k, un F7 est évidement plus puissant et pourra proposer le même résultat sans recourir à une solution artificielle comme l’overclocking. Rappelons que cette technique n’est parfois pas supportée par le matériel. Faut il continuer à développer des cartes F4 ou les F7 apportent ils des véritables avantages ? En attendant l’article sur la YupiF7 qui fera office de suite à ce travail, démêlons le vrai du faux et jetons un œil averti sur l’avenir des cartes de vol. Il est effectivement possible que l’arrivée des F7 se fasse lentement pour des raisons aussi commerciales que technologiques. Mais au final, je me demande si courir après le 32/32 kHz est vraiment pertinent.

  1. Les F7 , moins bons que les F4 ?
  2. Du 32/32, pourquoi faire ?

Performances des processeurs : l’influence des librairies

Lorsqu’on achète un processeur, il peut être destiné à de nombreux usages. Industrie, informatique, drones… Chaque usage n’implique pas les mêmes besoins, il faut donc choisir quelles

fonctions on va activer :

  • USB
  • UART : RX, TX
  • Horloge
  • I2C
  • Etc...

Pour activer ces fonctionnalités, il y a deux moyens :

L’activation directe

C’est la plus économique en termes de ressources mais c’est aussi la plus fastidieuse. À l’aide de la documentation fournie avec le processeur, on entre des valeurs dans des registres qui sont définitivement incrustés dans la mémoire des processeurs. Cela nécessite très peu de ressources mais beaucoup de travail. L’autre solution est de sacrifier une partie des ressources du processeur pour activer les fonctions désirées.

L’activation via une librairie

Les fabricants proposent donc des librairies qui feront le travail à votre place. Mais elles prennent de la place et du temps de calcul qui sont fournis par le processeur lui même. Avec le temps et la maîtrise de leurs produits, les fabricants ont crée différentes librairies. Simples et efficaces mais assez limitées ou plus intelligentes mais plus gourmandes. Ainsi, les processeurs F3 et F4 bénéficient de la SPL ( Standard Peripheral Library ). Peu récente mais légère, la SPL est un outil éprouvé qui permet aux entreprises d’utiliser les processeurs sans perdre de temps à paramétrer tous les registres bas niveau. Les fabricants ont effectivement intérêt à séduire leurs clients en réduisant le temps nécessaire à la programmation de leurs produits.

Exemple : activation d’une broche

L’activation de la broche PC9 comme sortie à la masse donnerait le code suivant avec la librairie SPL:

Ce n’est pas plus aisé que l’utilisation des registres mais c’est plus clair à comprendre et transposable d’un processeur à un autre sans avoir à reprendre toute la datasheet.

Nouveau Processeur : nouvelle librairie

Il y a quelques années le fabricant des microcontrôleurs utilisés sur nos cartes de vol ( STM32 ) a choisi de remplacer sa librairie SPL par un nouvel écosystème. Le but était de créer une librairie encore plus haut niveau et un logiciel permettant de configurer et utiliser facilement des fonctions avancées des microcontrôleurs. Cette librairie a été appelée HAL (Hardware Abstraction Layer). STM32 ne propose pas la librairie SPL pour les F7 car ils ont été conçus après la décision de remplacer la librairie SPL par la HAL.

nous explique François, un de créateurs de la Yupif7 et contributeur Betaflight. Justement, où est le lien avec le firmware ?

Quel rapport avec Betaflight ?

Pour pouvoir voler en 32/32, il faut un maximum de ressources. Avec les F4, on utilisait la librairie SPL et on overclockait les processeurs. Mais en gérant bien les outils de pilotage des F7, on arrivera au même résultat sans avoir besoin de surexploiter les processeurs qui ne le supportent pas toujours bien. Il faudra pourtant du temps avant que les librairies soient assez adaptées.

Les développeurs de Betaflight travaillent actuellement sur le passage à une librairie plus bas niveau ( LL pour Low Level ). Plus efficace pour les F7 et leur utilisation à 32/32.

Les avantages des F7

En ce qui nous concerne, c’est bien sur le 32/32 k natif qui nous intéresse mais il y a encore du travail pour y arriver. Récemment, j’ai cru voir qu’un codeur a réussi à optimiser la

puissance des F7 soit en utilisant une librairie économe, soit en activant les fonctions directement, sans librairie. Car si la puissance est disponible pour faire tourner la FC en 32/32, il faut malgré tout optimiser les librairies. Le Dshot est très gourmand et on ne peut pas tout avoir tout de suite.

Les cartes Raceflight, si je suis bien informé, font appel à l’overclocking. Tout comme certaines cartes F4 sous Butterflight ou Betaflight qui tournent à leur maximum.

Moins de composants pour autant de possibilités

C’est justement l’autre atout des processeurs F7, ils pilotent autant de fonctions que les F4 mais avec moins de composants. Les UART sont plus nombreux et ne nécessitent pas d’inverseurs de signal. C’est plus important qu’on l’imagine car bien des pilotes débutants ont eu des problèmes pour le Sbus.

Moins de composants = moins de pannes potentielles

C’est quoi le 32/32 kHz ?

Ces deux valeurs expriment la fréquence de lecture du gyro et la rapidité avec laquelle les PID sont rafraîchis puis envoyés aux moteurs. Voyons déjà si une fréquence de rafraichissement du gyro est pertinente.

Les gyros en 32 kHz : plutôt pertinent

Un gyroscope est un outil primordial puisqu’il envoie des données à la carte afin que celle ci détermine quelles sont les valeurs à prendre en compte et celles qu’il faut ignorer. Pour déterminer ces valeurs, il faut un maximum de données afin d’améliorer le filtrage.

Un gyro est sensible au bruit, même s’il est posé au sol, il est  » pollué » par ce bruit. Or, en obtenant un échantillonnage le plus fréquent possible ( et donc le plus large ), on augmente les chances d’optimiser le filtrage. Si votre carte le propose, favorisez toujours le 32 k. Mais n’oubliez pas que cela peut engendrer une sensibilité accrue au bruit. C’est ainsi que la première carte Raceflight et son super gyro de la mort ont connu quelques soucis.

Les PID en 32 kHz : les doutes

La multiplication des valeurs de PID entraine une augmentation du nombre d’ordres envoyés aux moteurs. Mais ceux ci ont des limites et vous aurez beau leur envoyer du 32 k, cela ne fera pas de différence si ils ne peuvent pas lire plus que du 1 kHz par exemple. C’est en tout cas l’avis de plusieurs personnes que j’ai croisées et qui savent de quoi elles parlent. Cela reste une opinion malgré tout et si vous voulez en 32 k et que vous préférez, il se peut que vous ayez raison.

Sans compter que certaines cartes tournent avec des valeurs proches des cartes F1 comme les cartes Kiss. Or, pas mal de pilotes ne jurent que par cette FC qui, si je me trompe pas, tourne en 1 kHz.

Conclusion : de nouvelles pistes de travail grâce aux F7

On parle actuellement de transférer les Data des Black box vers des clés usb dans les futures versions de Betaflight. L’optimisation des F7 quant à elle est repoussée vers la prochaine grosse maj de ce firmware. Certaines pistes comme la gestion de la mémoire vive restent à explorer et BF évolue vite. La librairie Low Level aidera également à gagner du temps de calcul.

Mais je pense qu’il faut s’interroger et garder un esprit critique. Tout d’abord, les F4 n’ont pas fini d’évoluer et la quête du 32/32 kHz n’est à mon sens pas complètement utile. Si vous possédez une carte F7, un paramétrage en Multishot et 32/16 kHz est un compromis acceptable. Vos moteurs ont des limites impossibles à dépasser, c’est la vie ! encore une fois, c’est simplement une opinion et le principal est de se sentir bien dans sa FC !


3 comments on “Les F4, les F7 et le 32 / 32 kHz

  1. FPV_67

    Pour moi, j’attend de la puissance accrue des processeurs qu’ils nous épaulent lors de l’optimisation des réglages de nos machines, mais en automatique, genre d’intelligence artificielle embarquée

  2. Merci pour ce dossier très instructif.
    Je suis du même avis que toi, je ne suis pas persuadé qu’augmenter indéfiniment les fréquences apportent quelque chose… Pour l’instant, au delà du 4K/4K, je n’ai pas ressenti de différences.

    Une FC helio attend d’être montée sur un de mes quads, je testerai le fameux 32K/32K pour voir si cela vaut le coup…

Laisser un commentaire