(1)完成多路模擬信號的高精度采集,包括陀螺信號、航向信號、舵偏角信號、發(fā)動機轉速、缸溫信號、動靜壓傳感器信號、電源電壓信號等。
由于CPU自帶A/D的精度和通道數有限,所以使用了另外的數據采集電路,其片選和控制信號是通過EPLD中譯碼電路產生的。
(2)輸出開關量信號、模擬信號和PWM脈沖信號等能適應不同執(zhí)行機構(如方向舵機、副翼舵機、升降舵機、氣道和風門舵機等)的控制要求。
(3)利用多個通信信道,分別實現(xiàn)與機載數據終端、GPS信號、數字量傳感器以及相關任務設備的通信。由于CPU自身的SCI通道配置的串口不能滿足系統(tǒng)要求,設計中使用多串口擴展芯片28C94來擴展8個串口。
系統(tǒng)軟件設計
該系統(tǒng)的軟件設計分為2部分,即邏輯電路芯片EPLD譯碼電路的程序設計和飛控系統(tǒng)的應用程序設計。
邏輯電路程序設計
EPLD用來構成數字邏輯控制電路,完成譯碼和隔離以及為A/D,D/A,28C94提供片選信號和讀/寫控制信號的功能。
該軟件的設計采用原理圖輸入和VERILOG HDL語言編程的混合設計方式,遵循設計輸入→設計實現(xiàn)→設計校驗→器件編程的流程。系統(tǒng)使用了兩片ispLSI1048芯片,分別用來實現(xiàn)對A/D,D/A的控制和對串口擴展芯片28C94的控制,參數來源于翼趣無人機網。
系統(tǒng)應用程序設計
由于C語言不但能夠編寫應用程序、系統(tǒng)程序,還能像匯編語言一樣直接對計算機硬件進行控制,編寫的程序可移植性強。由于以DSP為核心設計的系統(tǒng)中涉及到大量對外設端口的操作,以及考慮后續(xù)程序移植的工作,所以飛控系統(tǒng)的應用程序選用BC 3.1來設計,分別實現(xiàn)飛行控制和飛行管理功能。
軟件按照功能劃分為4個模塊:時間管理模塊、數據采集與處理模塊、通信模塊、控制律解算模塊。
通過時間管理模塊在毫秒級時間內對無人機進行實時控制;數據采集模塊采集無人機的飛行狀態(tài)、姿態(tài)參數以及飛行參數、飛行狀態(tài)及飛行參數進行遙測編碼并通過串行接口傳送至機載數據終端,通過無線數據信道發(fā)送到地面控制站進行飛行監(jiān)控;姿態(tài)參數通過軟件內部接口送控制律解算模塊進行解算,并將結果通過D/A通道送機載伺服系統(tǒng),控制舵機運行,達到調整、飛機飛行姿態(tài)的目的;通信模塊完成飛控計算機與其他機載外設之間的數據交換功能。
利用高速DSP控制芯片在控制律計算和數據處理方面的優(yōu)勢及其豐富的外部資源,配合大規(guī)??删幊踢壿嬈骷﨏PLD以及串行接口擴展芯片28C94設計小型機載飛控計算機,以其為核心設計的小型
無人機飛控系統(tǒng)具有功能全,體積小,重量輕,功耗低的特點,很好地滿足了小型無人機對飛控計算機高精度、小型化、低成本的要求。該設計已成功應用于某驗證無人機系統(tǒng)。
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