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时间:2018-08-24
《基于arm11+cpld的小型无人机飞行控制器设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、万方数据通信与信息处理《自动化技术与应用*20l2年第3l卷第4期基于ARM11+CPLD的小型无人机飞行控制器设计★郑积仕1一,蒋新华1一.陈兴武2(1.中南大学信息与工程学院,湖南长沙410083;2.福建工程学院,福建福州350001)摘要:本文针对小型无人机控制精度低、实时性不足的问题,设计了基于ARMll+CPLD的飞行控制器。阐述该飞行控制器的硬件总体架构,各传感器与ARMll接口设计,CPLD并行多路PwM输入、输出设计l阐述硬件的驱动,导航控制、姿态控制的算法设计与实现。该飞行控制器的飞行测试结果理想。关键词
2、:ARMll微处理器,CPLD,小型无人机,飞行控制器中图分类号:V249;TP273文献标识码:A文章编号:1003—7241(2012)04一0029—06TheDeSignOfaSma¨UAV’SF¨ghtCOntrO¨erBasedOnARMll+CPLDZHENGJi—shil’2JIANGXin_hua比,CHENXin-wu2(Cen仃alSoumUniversi吼Ch锄gsha,410083China;Fuji锄UniVersityofTcctlIlology’Fuztlou350108Cllina)Abst
3、ract:ThedesignofmenightcontrollerbasedonARMll+CPLDispresentedinthispaperairIlingtosoIVethelowaccuracyarIdmeinadequacyofrealtimeinttIecontmlofUAV(UnaIIledAirc嘶V曲eicle).nleovemllfhmeoft11eni曲tconnDller一,一hardware.山edIesignoftheinterfacebetweenARMlandseveralsensorsand
4、山e£IesignofmultiDarallelPWMcontrolsinCPLDareallpfesented.Furthe咖ore,thispaperaIsoelaboratesthehardwaredriveandt11ealgorithmdesignandfulfillmentoftllenavigationcontrolaⅡdtheattitudecontrDl.ThenighttcstshowsthefIightcon仃oUerworl【sweU.Keywords:ARMllMCU;CPLD;smallUAV:n
5、ightcontrol1引言小型无人机具有重量轻、使用费用低、机动灵活等特点,在军用、民用领域有着广泛的应用。在民用领域,无人机可搭载不同任务载荷完成诸如国土资源保护、城市规划、电视台航拍、大气监测、交通监察、边境及海岸线巡逻、灾情监视等任务,在军事上,可以执行空中侦察、充当靶机、导弹攻击、充当诱饵、战场损伤评估和电子站等任务,已成为许多国家军队的主要武器装备。·基金项目:福建省科技厅重点项目(编号209H02);福建省教育厅重点项目(编号J^11186)收稿日期:2011—12—08飞行控制器承担着无人机的姿态控制、导航控
6、制、与地面控制站的通信、任务载荷控制等任务,是小型无人机的核心。评价小型无人机的飞行控制器的优劣的指标之一是其控制的精度。提高飞行控制器的控制精度的方法有:提高获取飞机状态信息的精度,采用先进的控制算法提高控制性能【l-3】,提高控制指令输出的实时性等。而要实现以上目标就须有高性能的MCU和合理的硬件电路设计。本文针对这一问题,设计了基于ARMll(S3C6410)+CPLD(EPMl270)的飞行控制器。ARMll架构的MCUS3C6410接口丰富、运算速度快lCPLD芯片的应用提高了系统的实时性。以下将阐述该飞行控制器的
7、设计。万方数据《自动化技术与应用”2012年第3l卷第4期通信与信息处理2飞行控制器硬件系统的设计本文飞行控制器以S3C6410和CPLD(EPMl270)为核心,将无人机系统各部分有机整合,硬件构架具体如旧1昕小。臣囤∞专图l无人机系统硬件总体构架S3C6410采用ARMll76JZF—S的核,该核在电压为1.2V的情况下,可以运行到667MHz【4
8、,高主频保证了飞控有较强的计算能力。S3C6410拥有丰富的接口,本文通过UART串口通讯连接了GPS模块和数传电台;SPI通讯接口连接了ADISl6365惯性系统传感器(含
9、加速度、角速度传感器),两个MS5540气压传感器。S3C6410可连接大容量内存和FLASH,本设计中配置了256M的DDRRAM和1G的NANDFLASH,大容量的内存是飞控进行大量计算及数据存储的保证。而CPLD模块选用ALTERA公司的EPMl270芯片,该模块完成遥控接收机控制指
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