DJI Spark Drohne mit RAM und CPU

DJI Drohnen: CPU, RAM, SoC – Was steckt drin? (Tear Down)

Publiziert von Nils Waldmann

am

Nachdem sich unser Kurzartikel zum Innenleben der DJI Mavic Mini Drohne als sehr beliebt herausgestellt hat, wollen wir uns in diesem Artikel auch den Komponenten weiter DJI Drohnen widmen.

In einer aufwändigen Recherche haben wir euch die wichtigsten Komponenten der DJI Drohnen zusammengetragen und übersichtlich gegenübergestellt.

Dieser Artikel richtet sich vor allem an die Leser unter euch, die sich für die genaue Technik hinter den DJI Produkten interessieren.

Wer hieran Spaß hat, dem empfehlen wir in jedem Fall unseren Artikel zum Thema OcuSync 2.0 und Lightbride.

Hinweis: Die einzelnen Komponenten haben wir in vielen Stunden Arbeit für euch recherchiert. Die Recherche erfolgte nach bestem Wissen und Gewissen. Fehler wollen wir trotzdem nicht ausschließen. Fragliche Daten haben wir mit (?) gekennzeichnet. Für Hinweise sind wir dankbar!

Was steckt in einer Drohne?

Die meisten modernen Drohnen sind sehr ähnlich aufgebaut und beinhalten auf groben Detaillevel alle nahezu dieselben Funktionsbausteine.

Die Hauptrecheneinheit der Drohne findet sich meist auf dem so genannten Mainboard wieder. Das SoC (System on a Chip) ist ein kleiner Computer, der die Rechenleistung für Hauptkamera und weiterführenden Funktionen bereitstellt. Neben der Flusssteuerung übernimmt dieser SoC auch die Codierung von Videos oder die Auswertung diverser Umgebungssensoren.

DJI Spark Drohne mit RAM und CPU

Zusätzlich auf dem Mainboard ist zumeist die IMU zu finden. IMU steht für inertial measurement unit und stellt einen elektronischen Baustein dar, der einen Kreisel (Gyro), ein Beschleunigungsmesser (Accelerometer) und oft auch einen Kompass (Magnetometer) in einem Bauteil vereint.

Höherwertige Drohnen haben oft zwei oder sogar mehrere IMUs, um Ausfallredundanz zu bilden. Zusätzlich findet sich neben der IMU oft noch ein Barometer an Bord, dass auf Basis des Luftdrucks die Flughöhe der Drohne stabilisieren kann.

Nicht zu vergessen ist natürlich der GPS-Empfänger, welcher zur Bestimmung der Position auf Basis von Satellitennavigation verwendet wird. Alle Sensordaten werden aufbereitet und laufen im Flight Controller zusammen. Der Flight Controller kann teilweise durch das SoC abgedeckt werden oder ist als eigener Mikroprozessor ausgeführt.

Die Ansteuerung der Motoren erfolgt meist über dezentrale Drehzahlregler (ESCs) oder wird von einem zentralen ESC mit mehreren Kanälen (4-in-1, 6-in-1) übernommen. Die Kommunikation zwischen ESCs und Flight Controller ist dabei in den meisten Fällen bereits vollständig digitalisiert.

Ist die Drohne mit Kameras ausgestattet, die die Umgebung der Drohne wahrnehmen und somit eine autonome Navigation ermöglichen, verfügt das SoC zudem über sogenannte dedizierte „Processing Pipes. Diese Erlauben es Kameras über Schnittstellen wie MIPI CSI-2 an das SoC zur Echtzeitanalyse der Bildeten anzubinden.

Natürlich wird in den meisten Fällen auch das Gimbal direkt über das SoC und/oder den Flight Controller gesteuert. Hier ist eine Anbindung via IDC/I2C geläufig. In älteren Modellen kommt auch noch PWM zu Einsatz.

Das Gimbal selbst verfügt in der Regel wiederum über einen eigenen Controller und ESCs, die die Gimbal-Motoren ansteuern.

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Welches SoC steckt in DJI Drohnen? (Video Processing)

Die allgemeine Performance, ganz besonders in Hinblick auf die Videofähigkeiten, hängen stark vom verwendeten SoC ab. Das gilt zumindest dann, wenn die verwendete Kamera nicht selbst über einen dedizierten DSP und Encoder verfügt.

Zunächst wollen wir uns also die verschiedenen SoC ansehen, die DJI in seinen aktuellen Drohnen verwendet.

DrohneDJ Mavic MiniMavic 2 ProPhantom 4 ProMavic AirMavic ProMavic Air 2
SoC HerstellerAmbarellaAllWinner (?)AmbarellaAllWinner (?)AmbarellaAllWinner (?)
SoC TypH22H3 (?)H1H3 (?)A9-A1-RHH6 (?)
Lythografie14 nm40 nm28 nm?32 nm28 nm
RechenkerneARM Cortex A53ARM Cortex A7 ARM Cortex A9 + NEON Fließkommaeinheit?ARM Cortex A9 + NEON FließkommaeinheitARM Cortex-A53
Anzahl Kerne442?24
Takt1,1 GHz1,3 GHz1,2 GHz?1 GHz1,8 GHz
RAM-SupportLPDDR3, LPDDR4, DDR3LLPDDR2,DDR2, LPDDR3, DDR3DDR3, DDR3L, LPDDR2?DDR3, DDR3LDDR3, DDR4, LPDDR2, LPDDR3
USBUSB 2.0USB 2.0USB 2.0?USB 2.0USB 2.0 / USB 3.0
Sensor Processing Pipes2x MIPI mit 8 Lanes, SLVS / HiSPi mit 10 Lanes ?SLVS-EC/SLVS/MIPI/HiSPi?1x MIPI mit 4 Lanes, SLVDS/HiSPiTM/subLVDS mit 12 Lanes?
Video-DSPJaJaJa?JaJa
EncodingH.264 / H.265?H.264 / H.265?H.264H.264 / H.265
CMOS-Processing4K-HDR bis 30fps, 4K60fps?4K60fps H.264 / 4K30fps H.265, Line Interleaved HDR?4K?
Größe 11 x 11 / 14 x 14 mm14 x 14 mm??15 x 15 mm15 x 15 mm

Es fällt direkt auf, dass die meisten SoC deutlich mehr können, als die Spezifikationen der verschiedenen Drohnen hergeben. Dafür gibt es zwei Hauptgründe:

Der erste davon ist technischer Natur: Hohe Videoauflösungen mit hohen Frameraten und hoher Bitrate benötigt viel Rechenleistung. Diese führt zum einen zu viel Abwärme, die aus der Drohne geführt werden muss, zum anderen schlägt der zusätzliche Energieverbrauch auch auf die Flugzeit.

Es ist also kein Zufall, dass wir 4K mit 60 fps oder 4K mit 30fps und 10 Bit Farbtiefe bisher nur in größeren DJI Drohnen sehen.

Der zweite Grund ist natürlich das Marketing bzw. der Produktmix. Auch wenn das SoC der Mavic Mini theoretisch sogar potenter ist, als das SoC der Mavic 2 Serie, so würde es – die oben genannten technischen Imitationen außen vor gelassen – keinen Sinn für DJI machen, sine günstiges Drohne mit besseren oder den gleichen Funktionen, wie das Flaggschiff der Hobby-Reihe auszustatten.

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Welche CPUs werden verwendet?

In der folgenden Tabelle haben wir die CPUs / Microprozessoren aufgelistet, die als Hauptrecheneinheit und somit zur Steuerung (Flight Controller) genutzt werden.

DrohneDJ Mavic MiniMavic 2 ProPhantom 4 ProMavic AirMavic Pro
HerstellerNXPLeadcoreLeadcore?Leadcore
TypMIMXRT1061LC1860C LC1860C ?LC1860C
Lythografie28 nm28 nm?28 nm
RechenkerneARM Cortex M7ARM Cortex A7ARM Cortex A7?ARM Cortex A7
Anzahl Kerne144?4
Takt600 MHz1,5 GHz1,5 GHz?1,5 GHz
RAM SupportLPDDR2, LPDDR3LPDDR2, LPDDR3?LPDDR2, LPDDR3
OS-Flash2 MB NOR-Flash (Windbond 25Q16)32 GB eMMC (Micron MT29)???

Leider lassen sich vor allem für die Mavic Air Drohne fast keine Informationen auftreiben. Sollte jemand eine defekte Mavic Air zu Hause haben: Wir freuen uns über eine Spende, um das Teil zu analysieren. ;)

RAM: Und was ist mit Arbeitsspeicher?

Letztendlich sind moderne Drohnen eigentlich fliegende Smartphones, wenn man die innere Hardware betrachtet (tatsächlich gibt es erstaunlich viele Übereinstimmungen zu aktuellen Android-Geräten des Mittelklassesegments). Dazu gehört auch Arbeitsspeicher (RAM). Hierbei haben SoC und CPU in der Regel jeweils getrennten RAM-Cache zur Verfügung.

Der benötigte Arbeitsspeicherkapazität unterscheidet sich dabei zwischen SoC und Hauptprozessor teilweise deutlich. DJI stellt den Drohnen in der Regel mehr Speicher zur Verfügung, wenn es um das Video Processing geht.

Auch hier gibt es zwischen den Drohnenmodellen Unterschiede in der Kapazität. Das liegt zum einen an der maximal von der Drohne unterstützen Auflösung und zum anderen an dem verwendeten Codecs zur Enkodieren des Videomaterials.

Je höher die Auflösung, Framerate und Farbtiefe sowie Encoding-Profile, die zum Einsatz kommen (können), desto mehr Arbeitsspeicher sollte dem SoC zur Verfügung stehen.

Auch er verwendete SoC spielt eine Rolle, wenn es um die Bestimmung der Kapazität des Arbeitsspeichers geht.

Schön zusehen ist, wie die älteren Drohnengenerationen teilweise noch DDR2 Speicher verwenden (was für den Zweck völlig ausreichen ist) und dann mit den neueren Modellen ein recht zügiger Schwenk auf DDR3-Speicher vollzogen wurde. Eine Drohne mit DDR4 gibt es mit der Mavic 2 Serie ebenfalls bereits. Ob sich daraus ein echter Leistungsvorteil im Gegensatz zu DDR4 ergibt, darf bezweifelt werden. Gut ist es in jedem Fall, wenn man an die Energieeffizienz denkt.

Der folgende Speicher ist dem SoC gewidmet:

DrohneDJ Mavic MiniMavic 2 ProPhantom 4 ProMavic AirMavic ProMavic Air 2
HerstellerWinbondMicronSK Hynix?ElpidaSK Hynix
ModellW631GU6MB-11MT40A256M16GE-083EH9CCNNN8GTML?B8132B4PM-1D-FH9CNNN8KUML
TypDDR3LDDR4DDR3L?DDR 2LPDDR4
Kapazität128 MB2x 512 MB1 GB?1 GB1 GB
Takt933 MHz1200 MHz????
Latenz??????

Und so sieht es in Bezug auf dem RAM für den Hauptprozessor aus:

DrohneDJ Mavic MiniMavic 2 ProPhantom 4 ProMavic AirMavic ProMavic Air 2
HerstellerWinbondMicron????
ModellDD3LMT29TZZZ4D4BKERL-125 WSEC 625 B213?SEC 625 B213?
TypW631GU6MB-11LPDDR3LPDDR3?LPDDR3?
Kapazität128 MB1 GB512 MB?512 MB?
Takt (Rated)933 MHz?????
Latenz??????

Auch hier finden sich nahezu keine (oder keine belastbare) Informationen zur Mavic Mini Drohne. Wir aktualisieren die Auflistung, sobald wir fündig werden sollten.

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GPS-Module: GNSS-Empfänger von DJI Drohnen

Natürlich unterstützen alle modernen Drohnen von DJI (und von anderen Herstellern) die Positionsbestimmung via GPS. Dafür kommt ein sogenannter GPS-Empfänger (genauer GNSS-Empfänger) zum Einsatz.

Folgende Module werden zurzeit von DJI verwendet:

DrohneDJ Mavic MiniMavic 2 ProPhantom 4 ProMavic AirMavic ProMavic Air 2
HerstellerU-BloxU-BloxDJI (branded?)U-BloxDJI (branded?)DJI (branded?)
TypUBX-M8030-KT?G268UBX-M8030-KTG244?
Unterstütze GNSSGPS, Galileo, GLONASS, BeiDouGPS, GLONASSGPS, GLONASSGPS, Galileo, GLONASS, BeiDouGPS, GLONASSGPS, GLONASS

Die mit „DJI“ als Hersteller gekennzeichneten Module sind mit großer Wahrscheinlichkeit ebenfalls GNSS-Module aus dem Hause U-Blox.

RF-Chips: Funkverbindung für OcuSync und Co

Die Drohne muss ebenfalls in der Lage sein, Daten zu empfangen und zurück an die Fernsteuerung zu senden. Dafür setzt DJI verschiedene Protokolle und Verfahren ein. Eine allgemeine Übersicht, erhält du in unserem OcuSync 2.0 und Lightbridge Artikel.

Leider ist es in dieser Chip-Disziplin nur schwer an verlässliche Informationen zu kommen. Folgendes konnten wir jedoch herausfinden:

DrohneDJ Mavic MiniMavic 2 ProPhantom 4 ProMavic AirMavic ProMavic Air 2
HerstellerAtheros??AtherosACP?
TypAR1021X-CL3D??AR1021X-CL3DACPD4GD21D3?
Frequenzen??????

Interessant: Mavic Mini und Mavic Air nutzen denselben Wi-Fi-Chip. Die in der Praxis höhere Reichweite der Mavic Mini ist demnach auf eine Verbesserung der Antenne(positionierung) und auf Softwareverbesserungen zurückzuführen.

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Kamerasensoren: Was steckt in der DJI Drohnen Kamera?

Zu letzt werfen wir noch einen kurzen Blick auf die von DJI verwendeten Kamerasensoren. DJI setzt aktuell offensichtlich ausschließlich auf hochwertige Bildsensoren von Sony.

Auch in der Hasselblad Kamera der Mavic 2 Pro Drohne steckt ein Sony Sensor – derselbe wie in der Phantom 4 Pro und aufwärts.

Warum DJI im Downstream-Video-Processing auf Komponenten anderer Hersteller (wie Ambarella) setzt und nicht die Sony eigenen Processing-Einheiten verwendet, ist eine zulässige Frage. Wahrscheinlich hat es Kostengründe.

DrohneDJ Mavic MiniMavic 2 ProPhantom 4 ProMavic AirMavic ProMavic Air 2
Hersteller?Sony ?SonySpnySonySony
Typ?Exmor R IMX383 (?)Exmor R IMX383Exmor R IMX477 (?)Exmor R IMX377Exmor R IMX586
Auflösung?20 MP20 MP12,3 MP12,2 MP48 MP
Sensorgröße?1 Zoll1 Zoll1/2,3 Zoll1/2,3 Zoll1/2 Zoll

Zur Mavic Mini Drohne finden sich aktuell leider noch keine genauen Daten. Es ist aber davon auszugehen, dass auch hier ein Exmor R IMX377 oder IMX477 drin steckt.

Schlusswort

Wir hoffen, dir hat unsere detaillierte Auflistung von den Komponenten im Inneren der DJI Drohnen geholfen und du hast nun einen besseren Überblick, was dort eigentlich so alles am Himmel werkelt.

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Nils Waldmann

Hi, ich bin Nils! Ich bin leidenschaftlicher Modellbauer, Hobby-Fotograf, Akku-Liebhaber und RC-Pilot. Ich berichte hier über die neusten Entwicklungen in der Drohnen-Branche und kümmere mich um detaillierte Anleitungen, Guides und Testberichte.

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6 Gedanken zu „DJI Drohnen: CPU, RAM, SoC – Was steckt drin? (Tear Down)“

  1. Avatar-Foto

    Ich habe vor 2 Jahren ein Ocusync-System für ca. 800 Euro (Lufteinheit und Brille Schwarz) gekauft. Nun ist die Kamera kaputt und DJI kann oder will keinen Ersatz liefern. Dies ist für mich zumindest eine fragwürdige Geschäftsgebarung. Somit kann bzw. muß man diese Investition in den Müll werfen. Ich zumindest bin enttäuscht.

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    • Avatar-Foto

      Hallo Peter,

      aktuell gibt es rund um dieses Thema noch einige Unklarheiten. Es gibt einige Informationen, die darauf hindeuten, dass das Unternehmen Caddx die Produktion weiter übernehmen könnte. Bestätigt ist das noch nicht. Ich habe gerade einmal nachgesehen: Diverse andere Online-Händler scheinen die Air Unit ja aktuell(noch) vorrätig zu haben. Vielleicht hier noch Ersatz besorgen?

      Viele Grüße,
      Nils

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  2. Avatar-Foto

    Hallo Nils ich bin von Südtirol It und habe eine dji mavic air ,bei mir ist der Lüfter kaputt und somit steht der CPU ist überhitzt und die Drone kann deswegen nicht starten ,habe einen anderen Lüfter angeschlossen aber es scheint immer das CPU Broblem auf vielleicht ist der CPU schon kaputt gegangen .Vielleicht könnten Sie mir helfen ,danke vielleicht schreiben Sie mir zurück !

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      Hallo Alfred,

      im Regelfall fahren moderne Chips ihre Leistung zurück, wenn die Kühlung ausbleibt, um einen solchen Schaden zu vermeiden. Je nach Umgebungstemperatur, kann das aber bei langem Betrieb ohne funktionierend Lüfter sicherlich trotzdem nach hinten losgehen. Da die Mavic Air aber ja noch normal hochfährt und bis auf die Meldung alles zu funktionierend scheint, dürfte ein Hardwaredefekt (zumindest ein Chip) unwahrscheinlich sein.

      Wenn du den Lüfter bereits getauscht hast, scheint das Problem ja leider wo anders zu liegen. Wie ist der Lüfter überhaupt kaputtgegangen? Hast du ein originales Ersatzteil verwendet? Sollte der neue Lüfter wieder laufen und so die Kühlung wieder sichergestellt sein, könnte man einmal probieren, die Firmware mit dem DJI Assistant 2 über den PC einmal zu „erneuern“ (refresh). Davor unbedingt alle Daten sichern (Fotos, Videos, Fluglogs).

      Sollte das nicht klappen, würde ich persönlich die Drohne wohl zu DJI schicken und mir ein Angebot für eine Reparatur machen lassen. Alternativ zu einem zertifizierten Reparaturdienst geben. Sonst ist das gute Stück ja nicht mehr zu verwenden… :(

      Viele Grüße,
      Nils

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  3. Avatar-Foto

    Hi Nils, danke für deine großartige Recherche zu den Specs, habe keine andere Stelle im Netz gefunden wo diese aufgeführt sind.
    Wir haben im Unternehmen allerdings eine Mavic 3E und zu deren interner Ausstattung (SoC, RAM…) habe ich selbst hier noch nichts gefunden. Wäre super wenn da noch etwas zu auftauchen würde.. Der Hardware-Name im build.prop der Firmware lautet laut https://think-awesome.com/Anzu_quick_analysis.pdf wohl eagle2_wm265e aber auch dazu lies sich NISCHT im Netz auftreiben. Nach custom ROMs brauch ich da wohl gar nicht fragen xD
    .. schöne Grüße aus Dresden

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    • Avatar-Foto

      Hallo Marcel,

      danke für deinen Kommentar. Zur Mavic 3 (Enterprise) habe ich leider auch noch keine eindeutigen Informationen gefunden.

      Viele Grüße,
      Nils

      Antworten

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