微型飞行器测控系统总线方式的选择和应用

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1、微型飞行器测控系统总线方式的选择和应用

2、第1...摘要：随着微型飞行器测控系统的发展，其功能模块多由IC芯片实现。采用何种总线方式实现功能模块间的连接和协作将极大地影响测控系统的布局和器件的选择。在选择测控系统的总线时，一方面要保障系统的性能，另一方面要结合微型飞行器本身的特点。对于不同硬件基础的测控系统，其总线的设计过程和要解决的关键问题是不同的。分别以基于单片机系统和芯片系统的测控电路为例，说明不同总线在测控系统中的应用。关键词：微型飞行器测控系统总线芯片系统根据目前的研究现状，微型飞行器的尺寸一般在25厘米以下，重量在

3、几十克到500克之间。由于微型飞行器对有效载荷的体积和重量有严格要求，其测控系统也向着微型化的方向发展，测控功能多是由IC芯片完成。连接这些芯片，使之能相互协作，共同完成测控功能的介质就是总线系统。采用何种总线方式在很大程度上决定了芯片的选择才测控系统的布局。测控系统的芯片化和总线技术的线步是微型飞行器测控系统得以实现并不断发展的动力，也是其测控系统的特色所在。目前，微型飞行器一般采用嵌入式微机系统、单片机系统和正在研究中的芯片系统作为设计测控系统的硬件基础。但是随着飞行器测控系统的微型化，嵌入式微机系统由于体积和重量上的原

4、因将不再适用，单片机系统（其中包括DSP系统）是目前测控系统设计的主流，而集成度更高的测控芯片系统将成为微型飞行器测控系统发展的方向。500)this.style.ouseg(this)">本文将根据微型飞行器测控系统的特殊要求，说明基于单片机系统的总线设计特色以及一般性问题的解决方案，并介绍内部总线在测控芯片系统中应用时需要解决的问题。1微型飞行器测控系统的构成和特点总线的选择和设计离不开具体的应用背景。要选择系统的总线方式，必须首先了解微型飞行器测控系统的结构和特点[1]。微型飞行器测控系统是用来接收、处理和发送微型飞行

5、器中信号和数据的系统，测控系统一方面要完成特定状态下相关参数的测量，另一方面要对飞行器进行控制。从功能上可以将测控系统分为控制模块、传感器模块和执行器模块。其中，视频和GPS等系统可以归属于特殊功能的传感器，而数据发送则属于特殊功能的执行器。微型飞行器测控系统的功能结构如图1所示。与常规的飞行器测控系统相比，微型飞行器测控系统在硬件结构上有以下特点：①由于空间和重量的限制，控制模块通常采用单芯片微控制器，各功能模块均在IC芯片基础上进行开发；②微型飞行器本身尺寸很小，所以各个模块和IC芯片之间的距离不能很远；③测控系统是单主

6、机结构；④微型飞行器的重量小、响应快，数据传输要求实时和高速。从测控系统的信号上看，各种芯片所处理信号是不同的，例如，控制舵机的指令信号多是脉宽调制信号，而传感器的信号又有数字类和模拟类两种。此外，还有视频系统的图像信号等。这些信号需要在芯片间传递，被主控制单元统一处理。此外，这些信号和数据的流向是单向的，传感器系统提供信号和数据，经过微控制器运行后，成为控制指令和测试数据，分别输出到不同的执行器。这些特点使得微型飞行器测控系统在器件和总线方式的选择上都具有其特殊性。在设计测控系统时，首先要根据测控系统在设计上的要求，分析其

7、信号和数据的种类以及在处理和传输上的特点，规划信号流程，从而保证测控功能的完成。然后根据信号流程选择总线方式和芯片器件。作为信号和数据的载体和连接各个器件的桥梁，总线不仅要实现各个功能芯片之间信号和数据的共享，而且要保证数据和信号传输的高速性和可靠性。2总线的选择和应用在测控系统中，使用何种总线方式是与系统的要求和芯片的选择紧密相连的。采用的总线不同，形成的测控系统也大相径庭。具体到微型飞行器测控系统中，还需要考虑实际的使用要求和被测对象的特点，包括：·测控系统体积和重量的要求；·微型飞行器测控系统本身的特点；·测控系统的设

8、计成本；·与总线相匹配的外转帐功能器件的可获得性；·微控制器和与之协作的微传感器和微执行器接口的统一性。根据这些条件，可以选择不同的总线满足设计要求。总线可分为内部总线和外部总线。本文中内、外部总线是按照被连测控系统各个功能模块进行划分的。从这个意义上，基于单片机的测控系统采用的是外部总线方式，而测控芯片系统采用的内部总线方式。2.1外部总线就目前的硬件水平，测控系统的各个功能分别由各自独立的芯片完成。主控制器一般采用单片机，通过外部总线和外围功能模块共同形成单片机扩展系统，这就使得外部总线大量应用于基于单片机系统的微型飞行

9、器控系统。外部总线从传输的方式上又可以分为并行总线和串行总线。这两种总线有各自的优点和缺点，其比较结果如表1所示（表中的性能只是相对而）言。结合微型飞行器测控系统的特点，并考虑系统信号和数据传输的速度和可靠性，一般情况下，测控系统应尽可能地采用并行总线系统。表1串并行总线性能比较　传输线传