基于DSP的無(wú)人飛行器飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引 言

　　隨著科技的發(fā)展以及軍事戰(zhàn)略思想的轉(zhuǎn)變， 無(wú)人飛行器在軍事、民用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景和極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。各國(guó)正在研制和開(kāi)發(fā)各種性能獨(dú)特的無(wú)人飛行器， 改造的核心就是飛行控制系統(tǒng)。

　　DSP以其豐富的指令系統(tǒng)、高速高精度的運(yùn)算能力及豐富的片內(nèi)外設(shè)資源等優(yōu)勢(shì)， 為飛控系統(tǒng)的發(fā)展提供了一個(gè)很好的平臺(tái)。

　　本系統(tǒng)選用的TMS320F2812(以下簡(jiǎn)稱F2812)是TI公司開(kāi)發(fā)的一款32 位DSP芯片， 采用高性能靜態(tài)CMOS 技術(shù)， 工作主頻可達(dá)150M ips。片內(nèi)集成了128K 字的FLASH 存儲(chǔ)器， 方便實(shí)現(xiàn)軟件升級(jí);還集成了豐富的外圍設(shè)備， 如: 采樣頻率高達(dá)12. 5M IPS的12位16路A /D轉(zhuǎn)換器， 兩個(gè)面向電機(jī)控制的事件管理器和多種標(biāo)準(zhǔn)串口通信外設(shè)。

　　在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出一種高精度、擴(kuò)展性強(qiáng)、小型化和低成本的新型飛行控制系統(tǒng)。

　　2 硬件系統(tǒng)方案要求和設(shè)計(jì)

　　基于DSP的飛控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)， 關(guān)鍵在于系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)。接口設(shè)計(jì)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)， 將直接影響系統(tǒng)的性能。為了減輕系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)， 外部輸入信號(hào)用中斷方式讀入， 信號(hào)輸入輸出時(shí)要考慮抗干擾性。

　　充分考慮TMS320F2812 的片內(nèi)資源以及系統(tǒng)的接口要求， 僅需對(duì)DSP芯片進(jìn)行少量的外部接口擴(kuò)展， 即可滿足飛控系統(tǒng)所有功能和未來(lái)擴(kuò)展性的要求。同時(shí)由于系統(tǒng)的輸入邏輯量較多， 采用A ltera公司CPLD 芯片EPM7128， 完成數(shù)據(jù)處理和邏輯運(yùn)算功能， 以減少控制電路的體積， 增加系統(tǒng)的可靠性， 實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)各單元狀態(tài)的監(jiān)視和控制。

　　系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)如圖1所示。以下將從系統(tǒng)各模塊的實(shí)現(xiàn)加以說(shuō)明。

圖1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

　　3 硬件實(shí)現(xiàn)

　　3. 1 模擬信號(hào)接收

　　模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊輸入， A /D 轉(zhuǎn)換選擇12位逐次逼近A /D轉(zhuǎn)換器AD1*， 其片內(nèi)含有三態(tài)輸出緩存電路和高精度參考電壓源與時(shí)鐘電路， 自帶采樣保持器。本設(shè)計(jì)采用的連接方式如圖2所示， 使AD I*工作在全控模式下。在AD1*的使用上采用程序啟動(dòng)、標(biāo)志查詢方式， 啟動(dòng)信號(hào)和轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)相配合， 使AD I*一旦轉(zhuǎn)換結(jié)束就處于數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)， 同時(shí)產(chǎn)生AD 結(jié)束標(biāo)志， 提高多通道時(shí)的通過(guò)率。

圖2 A /D擴(kuò)展電路框圖。