基于MPC8280的飛行控制計算機CPU單元設計.pdf

1、飛行控制系統(tǒng)是無人機必不可少的組成部分，而飛行控制計算機則是系統(tǒng)的基礎和關鍵部件。本文根據(jù)樣例飛行控制計算機的需求，研究提高其性能的關鍵技術：設計 MPC8280為核心的CPU單元板卡；以FlexRay作為計算機內(nèi)部總線，構成新型樣例飛行控制計算機。在此基礎上，移植升級樣例飛行控制計算機軟件，通過單項性能試驗和半物理飛行仿真試驗，驗證所設計CPU單元方案的正確性和關鍵性能指標。
　　首先，研究分析國內(nèi)外分布式余度飛行控制計算機的研

2、究現(xiàn)狀，通過分析和比較國內(nèi)外主要無人機飛行控制計算機的特點，確定了本文所要研究的樣例飛行控制計算機的結構和軟硬件設計方案。針對運算性能不足的問題，采用高性能微控制器作為CPU單元核心；為解決總線負載率過高的問題，探索FlexRay高層協(xié)議的改進措施。
　　其次，根據(jù)飛行控制需求，開展CPU單元的硬件與接口邏輯設計研究。通過對任務以及余度管理的復雜程度、功耗和性能等特性分析，進行了中央處理器選型設計。參照已有樣例飛行控制計算機，完成

3、了高性能CPU單元板卡硬件設計，主要包括：板卡結構、處理器資源分配、電源模塊、接口邏輯和總線電路設計等。
　　再次，開展外圍設備驅動程序和FlexRay高層協(xié)議改進設計。完成了VxWorks操作系統(tǒng)運行環(huán)境下的CAN總線驅動程序設計，以及無操作系統(tǒng)時的板級初始化和全部外圍設備的驅動程序設計。根據(jù)MFR4310內(nèi)部資源的特點，針對原來FlexRay總線高層協(xié)議的缺陷，設計了改進方案。
　　最后，為了驗證設計方案的正確性，分析C