无人机飞行控制器的硬件结构与软件流程

2017-03-17 68 0

    586-Engine是TERN公司基于AMD Elan SC520处理器的微控制模块,具高可靠性、结构紧凑、低功耗等特点,并有功能强大的调试软件。主要参数:(1)CPU为32位AMD Elan SC520,主频133 MHz;(2)高性能浮点运算单元,支持正弦、正切、对数等复杂运算,适合复杂运算应用;(3)512 KB SRAM、512 KB Flash、114字节内部RAM;(4)支持15个外部中断,共7个定时器(含1个可编程内部定时器、3个16位内部定时器、3个16位GP定时器,加1个软件定时器),支持外部事件计时与计数,软件定时器提供微秒级硬件时间基准;(5)32路可编程I/O、2个UART;19路12位A/D输入(11路ADC串行输入、8路并行ADC),转换频率300 kHz;6路D/A输出(2个串行DAC、4个并行12位DAC),转换频率200 kHz;(6)工作温度-40~80 ℃,尺寸91.4 mm×58.4 mm×7.6 mm。

    飞行控制器硬件设计。该型无人机是供海军野战部队通讯中继的中型轮式无人机,飞行控制器为单独装箱的小型航空机载电子设备,由DC/DC直流电源变换板、计算机主机板、模拟量通道板、开关量通道板和舵机控制板组成,全部模板经母板总线方式连接,以减小尺寸、提高集成度。

    (1)串口扩展:飞行控制器需与GPS、磁航向计、无线电高度表等通讯,共需5个串口;586-Engine主板只提供2个(供地面检测和测控电台),故需扩展。采用TL16C754四通道UART并—串转换器件将8位并行数据转为4路串行输出,外加MAX202与MAX489电平转换芯片,扩展出2个RS-232与2个RS-422串口。

    (2)D/A转换:该机采用模拟舵机,共需6路D/A产生PWM信号驱动舵机。586-Engine提供8路D/A,其中4路12位并行D/A(DA7625)控制升降舵机、左右副翼舵机与方向舵机,2路12位串行D/A(LTC1446)控制前轮舵机与油门舵机。DA7625输出电压0~2.5 V、LTC1446为0~4.096 V,而舵机工作电压-10~10 V,故需放大与电平平移。D/A电平转换原理是在运放输入端采用加法电路,将输入信号与基准电平比例相加,得到适合采样的电压范围。

    (3)A/D采集:586-Engine自带的19路12位A/D接口满足飞控系统通道数与精度要求,采集气压高度表数据、机载电压、发动机转速与温度、油门开度等,发往地面测控计算机供监控。

    (4)I/O控制:32个16位可编程数字I/O口用于采集发动机启动、伞舱打开等信号,并输出开关量控制其他设备,控制无人机起飞与回收过程。

    (5)电源模块:为飞行控制器提供干净稳定供电,直接影响运行稳定性与可靠性。考虑尺寸、可靠性与成本,选用成熟的标准模块电源、外接少量器件即可工作。采用24T05D12模块电源作主芯片,功率30 W、输入电压18~36 V,三路电源输出+5 V和±12 V,为机载传感器和舵机供电。

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