基于雙ARM的飛控計算機核心系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、飛行控制計算機是無人機飛行控制系統(tǒng)的核心部分。隨著無人機飛行包線的擴大以及任務環(huán)境的愈加復雜，對飛行控制計算機的硬件平臺和軟件平臺的性能提出了新的更高要求，其性能的好壞直接決定著無人機能否可靠地完成飛行任務。論文針對小型無人機，采用LPC3250 ARM微處理器作為飛行控制計算機的處理器，為無人機飛行控制計算機設計一款小型化、高性能的數(shù)字式核心系統(tǒng)。
　　論文研究的無人機飛行控制計算機核心系統(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，設計電源電路、存儲電路、時鐘電路、復位電路等雙CPU輔助電路，并根據(jù)無人機任務需求，完成模數(shù)轉換模塊（AD）、數(shù)模轉換模塊（DA）、異步串行通信接口模塊（UART）、離散量I/O模塊（DIO）的擴展和雙CPU通信模塊的設計；軟件部分，為雙核系統(tǒng)移植實時操作系統(tǒng)，并在實時操作系統(tǒng)下完成各模塊的驅動程序設計以及提出飛行控制軟件的設計原則。
　　首先，論文分別介紹飛行控制計算機的硬件、軟件組成和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。針對硬

3、件存在的核心板依賴進口、成本高、維護不方便等不足，提出采用ARM處理器和基于雙核架構的硬件設計；針對飛行控制軟件的設計和移植的容易性，提出基于μC/OS—II實時內(nèi)核的軟件設計方案。
　　文中對飛行控制計算機的任務進行飛控與導航分類，基于雙核架構的核心系統(tǒng)一片CPU用于飛行控制，一片CPU實現(xiàn)導航解算，從而為無人機提供高速的數(shù)據(jù)處理速度和強大的任務控制能力。硬件設計方面，以小型化、通用性好為原則，采用“最小系統(tǒng)+外圍接口”的設計方

4、法，完成最小系統(tǒng)和外圍接口各硬件電路的原理圖設計和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；軟件設計方面，以實時、多任務、飛行控制軟件移植性好為原則，為雙核系統(tǒng)移植μC/OS—II實時操作系統(tǒng)，詳細介紹了移植步驟，并在μC/OS—II下完成各接口資源的驅動程序設計以及探討飛行控制軟件的設計原則。
　　最后，在ADS1.2集成開發(fā)環(huán)境下，對μC/OS—II移