基于雙ARM的飛控計(jì)算機(jī)核心系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、飛行控制計(jì)算機(jī)是無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的核心部分。隨著無(wú)人機(jī)飛行包線(xiàn)的擴(kuò)大以及任務(wù)環(huán)境的愈加復(fù)雜，對(duì)飛行控制計(jì)算機(jī)的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)的性能提出了新的更高要求，其性能的好壞直接決定著無(wú)人機(jī)能否可靠地完成飛行任務(wù)。論文針對(duì)小型無(wú)人機(jī)，采用LPC3250 ARM微處理器作為飛行控制計(jì)算機(jī)的處理器，為無(wú)人機(jī)飛行控制計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)一款小型化、高性能的數(shù)字式核心系統(tǒng)。
　　論文研究的無(wú)人機(jī)飛行控制計(jì)算機(jī)核心系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分，以雙

2、ARM處理器為中心，設(shè)計(jì)電源電路、存儲(chǔ)電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等雙CPU輔助電路，并根據(jù)無(wú)人機(jī)任務(wù)需求，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（AD）、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊（DA）、異步串行通信接口模塊（UART）、離散量I/O模塊（DIO）的擴(kuò)展和雙CPU通信模塊的設(shè)計(jì)；軟件部分，為雙核系統(tǒng)移植實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，并在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)下完成各模塊的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)以及提出飛行控制軟件的設(shè)計(jì)原則。
　　首先，論文分別介紹飛行控制計(jì)算機(jī)的硬件、軟件組成和國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。針對(duì)硬

3、件存在的核心板依賴(lài)進(jìn)口、成本高、維護(hù)不方便等不足，提出采用ARM處理器和基于雙核架構(gòu)的硬件設(shè)計(jì)；針對(duì)飛行控制軟件的設(shè)計(jì)和移植的容易性，提出基于μC/OS—II實(shí)時(shí)內(nèi)核的軟件設(shè)計(jì)方案。
　　文中對(duì)飛行控制計(jì)算機(jī)的任務(wù)進(jìn)行飛控與導(dǎo)航分類(lèi)，基于雙核架構(gòu)的核心系統(tǒng)一片CPU用于飛行控制，一片CPU實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航解算，從而為無(wú)人機(jī)提供高速的數(shù)據(jù)處理速度和強(qiáng)大的任務(wù)控制能力。硬件設(shè)計(jì)方面，以小型化、通用性好為原則，采用“最小系統(tǒng)+外圍接口”的設(shè)計(jì)方

4、法，完成最小系統(tǒng)和外圍接口各硬件電路的原理圖設(shè)計(jì)和PCB制板。最小系統(tǒng)集成了雙CPU的輔助電路，外圍接口包括A/D、D/A、UART、DIO以及雙CPU通信模塊等資源；軟件設(shè)計(jì)方面，以實(shí)時(shí)、多任務(wù)、飛行控制軟件移植性好為原則，為雙核系統(tǒng)移植μC/OS—II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了移植步驟，并在μC/OS—II下完成各接口資源的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)以及探討飛行控制軟件的設(shè)計(jì)原則。
　　最后，在ADS1.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下，對(duì)μC/OS—II移