一种机载pwm信号转换装置与方法

文档序号:7546498阅读:188来源:国知局
一种机载pwm信号转换装置与方法
【专利摘要】本发明提供了一种机载PWM信号转换装置与方法,利用粗计数和精计数结合的方法提高采样和生成PWM信号的精度;利用具有双邮箱的DPRAM进行数据通信,提高飞控单元与PWM端的数据交换的快速性、稳定性和可靠性。该装置在FPGA中实现,可适用于不同型号的遥控器和不同类型的无人机,以及实现多任务扩展。
【专利说明】一种机载PWM信号转换装置与方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及无人机及其飞控【技术领域】,具体来说是一种用于无人机自动驾驶仪的机载PWM信号转换装置与方法。

【背景技术】
[0002]无人机在军事上的用途,从过去的情报、监视和侦察装备变成为携带导弹直接对地面目标进行攻击的武器。在交通监控、航拍测绘、灾情侦查、大气监测等民用和科学研究领域也发挥着重要的作用。无论从国防建设,还是社会发展方面考虑,生产、研发、装备无人机已成为国际上的重要发展趋势。就无人机研制方面,美国和以色列走在世界的前列。其中在美军和以军服役的“全球鹰”和“苍鹭”代表着全球最先进的无人机。无人机的先进性一定程度取决于飞控系统的设计。目前,国外成熟的无人机飞控,包括罗斯的STA3X
究机构的wePilot2000、加拿大MicroPilot公司的MP2128、美国Cloudcap公司的PiccoloII等。国内商品飞控有零度智控的YS09、普洛特的UP30、北京航空航天大学的iFly40、成都纵横的AP-300等。总体上,国内无人机飞控与国外成熟飞控相比,还存在一定差距。因此,无人机飞控的研究具有重要的意义。
[0003]舵机是无人机飞行的执行机构,控制信号是周期固定脉宽可变的PWM信号。舵机用PWM信号,可由遥控接收机输出,也可通过飞控单元产生,具有遥控/自驾功能的无人机飞控,需要机载PWM信号转换装置,完成以下任务(I)采样遥控接收机输出PWM信号的周期和脉宽,获取不同型号遥控器的PWM周期,作为产生自驾PWM的周期,以及获取各舵机中立位置的脉宽,作为飞控算法的参考变量;(2)将飞控算法输出的各舵机控制量,生成自驾PWM控制舵机;(3)实现遥控/自驾切换。目前,大多数飞控系统使用STM32等单片机实现机载PWM信号转换装置,存在各功能任务串行完成、实时性差、PWM采样和生成PWM精度低、灵活性差、不易扩展等缺点。FPGA具有并行化处理、实时性强、易于灵活扩展等优势,因此,它能在无人机飞控中发挥重要作用。目前,也有少量无人机飞控运用到FPGA,但它们局限于用作简单的片选逻辑和接口处理,没能深入研究,如何提高机载PWM信号转换装置的遥控PWM采样和生成自驾PWM的精度,提高数据接口稳定性、快速性和可靠性。
[0004]综上所述,现有机载PWM信号转换装置存在任务串行完成、实时性差、PWM采样和生成PWM精度低、灵活性差、不易扩展等缺点,以及数据接口稳定性、快速性和可靠性低等问题。


【发明内容】

[0005]针对以上问题,本发明的目的在于提供一种机载PWM信号转换装置与方法,实现对遥控PWM的并行化高精度采样和生成高精度的自驾PWM ;利用具有双邮箱的DPRAM作为数据传输接口,提高数据传输的稳定性、快速性和可靠性。
[0006]本发明的
【发明内容】
如下:
[0007]一种机载PWM信号转换装置,包括晶振、总线驱动1、FPGA芯片、总线驱动2、和微处理器,FPGA芯片作为信号转换装置核心元件,分别与晶振、总线驱动1、总线驱动2、微处理器连接,所述FPGA芯片上包括PLL倍频单元、时钟分频单元、PWM脉宽采样单元5、遥控/自驾信号切换使能单元、遥控/自驾信号切换单元、PWM周期采样单元、PWM脉宽采样单元
1、PWM脉宽采样单元2、PWM脉宽采样单元3、PWM脉宽采样单元4、PWM脉宽采样单元6、PWM信号产生单元1、PWM信号产生单元2、PWM信号产生单元3、PWM信号产生单元4、PWM信号产生单元6、DPRAM PWM端逻辑控制单元、DPRAM、DPRAM邮箱逻辑单元、单稳态触发器1、单稳态触发器2、单稳态触发器3、单稳态触发器4、DPRAM飞控端逻辑控制单元、SPI接口逻辑单元;
[0008]所述PLL倍频单元,将晶振输出时钟,进行倍频,用作全局时钟,为整个FPGA提供时钟源;所述时钟分频单元,输出分频时钟,为用到计数器的逻辑单元提供计数时钟;
[0009]所述PWM周期采样单元,用于采样遥控接收机输出经总线驱动I的遥控PWM信号周期,输出粗精度和细精度的两种周期值;所述PWM脉宽采样单元1、PWM脉宽采样单元2、PWM脉宽采样单元3、PWM脉宽采样单元4、PWM脉宽采样单元5和PWM脉宽采样单元6,用于采样遥控接收机输出经总线驱动I的六路PWM信号脉宽,每个单元输出粗精度和细精度的两种脉宽值;PWM脉宽采样单元5,采样第5通道PWM信号的脉宽,通过遥控/自驾切换使能单元,输出切换使能,经遥控/自驾信号切换单元选择遥控接收机输出经总线驱动的遥控PWM信号或经PWM信号产生单元X产生的自驾PWM信号作为舵机控制信号,其中,X = 1,2,3,4,6,经总线驱动2控制副翼舵机、升降舵机、油门舵机、方向舵机和任务舵机;
[0010]所述PWM信号产生单元1、PWM信号产生单元2、PWM信号产生单元3、PWM信号产生单元4和PWM信号产生单元6,用于产生控制舵机的自驾PWM信号,输出到遥控/自驾信号切换单元;
[0011]所述DPRAM PWM端逻辑控制单元,连接DPRAM的PWM端,将采集到的遥控PWM周期值和脉宽值存储到DPRAM中,以及将DPRAM中存有的PWM信号产生单元所需的自驾PWM周期值和脉宽值输出到PWM信号产生单元X,其中,X = 1,2,3,4,6 ;
[0012]所述DPRAM,分为三个逻辑区域,逻辑区域I用于存储邮箱通信内容,逻辑区域II用于存储采样到的遥控PWM周期值和脉宽值;逻辑区域III用于存储产生自驾P丽所需的周期值和脉宽值;DPRAM邮箱逻辑单元,用于产生邮箱中断信号经单稳态触发器1、单稳态触发器2、单稳态触发器3和单稳态触发器4,输出给DPRAM PWM端逻辑控制单元和微处理器;
[0013]所述DPRAM飞控端逻辑控制单元,控制读取DPRAM中存有的遥控PWM周期值和脉宽值到微处理器的飞控单元,以及控制将飞控单元经算法运算后得到的PWM信号产生单元所用的自驾PWM周期值和脉宽值存储到DPRAM中;
[0014]所述SPI接口逻辑单元,用作SPI总线信号处理,将SPI串行数据和DPRAM飞控逻辑控制单元的并行数据进行相互转换。
[0015]一种使用所述的机载PWM信号转换装置的方法,所述的微处理器从DPRAM中读取采样到的遥控PWM周期和脉宽,以及向DPRAM中更新产生自驾PWM所用的周期和脉宽,包括上电自检和主中断两部分,具体步骤为:
[0016]上电自检查部分:
[0017]步骤201:开始;
[0018]步骤202:判断采样到的遥控PWM周期是否更新,即INT_F1中断是否产生,如果产生,即INT_F1 == 1,则跳到步骤203,否则继续回到步骤202 ;
[0019]步骤203:从DPRAM逻辑区域II读取采样到的遥控PWM周期;
[0020]步骤204:判断周期是否在18?23ms之间,如果是,进入步骤205,否则回到步骤202 ;
[0021]步骤205:该周期作为产生自驾PWM所用的周期,写到DPRAM逻辑区域III ;
[0022]步骤206:写邮箱地址1,产生中断INT_P1,通知DPRAM PWM端读取产生自驾PWM所用的周期;
[0023]步骤207:读邮箱地址1,清中断INT_F1,完成周期更新,进入主中断部分;
[0024]主中断部分:
[0025]步骤208:判断采样到的遥控PWM脉宽是否更新,即INT_F2中断是否产生,如果产生,即INT_F2 == 1,则跳到步骤209,否则继续回到步骤208 ;
[0026]步骤209:从DPRAM逻辑区域II读取采样到的遥控PWM脉宽;
[0027]步骤210:向DPRAM逻辑区域III更新产生自驾PWM所用的脉宽;
[0028]步骤211:写邮箱地址2,产生中断INT_P2,通知DPRAM PWM端读取产生自驾PWM所用的脉宽;
[0029]步骤212:读邮箱地址2,清中断INT_F2完成脉宽更新,跳到步骤208,进入下一中断周期。
[0030]一种使用所述的机载PWM信号转换装置的方法,所述的DPRAM PWM端逻辑控制单元向DPRAM中更新采样到的遥控PWM周期和脉宽,以及读取DPRAM中产生自驾PWM所用的周期和脉宽;具体状态跃迁关系为:
[0031]状态301:空闲状态,在PWMl上升沿,跃迁到状态302 ;
[0032]状态302:写遥控PWM周期状态,向DPRAM逻辑区域II更新采样到的遥控P丽周期;自然跃迁到状态303;
[0033]状态303:产生中断INT_F1,通知微处理器,已经更新遥控PWM周期,可以读取;自然跃迁到状态304 ;
[0034]状态304:等待读取产生自驾PWM所用数据状态;如果PWMl上升沿到来且周期更新成功标志为0,跃迁到状态302 ;如果INT_P1高电平,跃迁到状态305 ;如果INT_P2高电平,跃迁到状态308;
[0035]状态305:读取产生自驾PWM所用的周期状态,从DPRAM逻辑区域III读取产生自驾PWM所用的周期到PWM信号产生单元X,其中,X = 1,2,3,4,6 ;自然跃迁到状态306 ;
[0036]状态306:周期更新成功标志置I状态,表明周期已成功更新;自然跃迁到状态307 ;
[0037]状态307:清中断INT_P1状态,准备接收下次中断;自然跃迁到状态304 ;
[0038]状态308:读取产生自驾PWM所用的脉宽状态,从DPRAM逻辑区域III读取产生自驾PWM所用的周期到PWM信号产生单元X,其中,X = 1,2,3,4,6 ;自然跃迁到状态309 ;
[0039]状态309:写遥控PWM脉宽状态,将采样到的遥控PWM脉宽数据写入到DPRAM逻辑区域II;自然跃迁到状态310;
[0040]状态310:产生中断INT_F2状态,通知微处理器,已经更新遥控PWM脉宽,可以读取;自然跃迁到状态311;
[0041]状态311:清中断INT_P2状态,准备接收下次中断;自然跃迁到状态304 ;
[0042]一种使用所述的机载PWM信号转换装置的方法,其特征在于,所述的微处理器通过SPI接口逻辑单元向DPRAM飞控端逻辑控制单元发送的16位数据种类,包含命令和有效数据其中,有效数据是产生自驾PWM所用的周期和脉宽,命令包括命令标识域、片选域、读写使能域、基地址域和数据长度域;
[0043]所述命令标识域,bitl5和bitl4,若是11,表明是命令;
[0044]所述片选域,bitl3,若是1,则DPRAM飞控端片选有效;
[0045]所述读写使能域,bitl2,若是1,代表微处理器向DPRAM写数据,若是0,代表微处理器读取DPRAM数据;
[0046]所述基地址域,bitll?bit6,代表读数据或写数据的起始地址;
[0047]所述数据长度域,bit5?bitO,代表读数据或写数据的数据长度。
[0048]本发明的有益技术效果在于:
[0049](I)将周期采样和脉宽采样分模块实现,易于在上电自检时,获得不同型号遥控器PWM的周期,并以此作为自驾PWM的周期,从而提高机载PWM信号转换装置的通用性。
[0050](2) PWM周期采样单元和PWM脉宽采样单元,均对PWM信号进行粗计数和精计数,提高遥控PWM信号采样精度,通过PLL倍频单元将精计数的计数时钟提高到10MHz,从而使得测量精度达到10ns。同样,PWM信号产生单元也使用粗计数和精计数结合的方法,使产生的自驾PWM精度也达到10ns。
[0051](3)利用DPRAM作为数据传输接口,不需要像FIFO频繁的判断标志位,从而提高数据传输速率;将DPRAM进行逻辑分区,不同分区读写数据方向不同,避免DPRAM两端产生读写冲突,从而提高数据传输的稳定性和可靠性;双邮箱的通信机制,使得DPRAM两端可以在硬件中断情况下完成数据交换,而不需再判断邮箱内容,从而提高了数据传输的速度。
[0052](4)遥控/自驾切换在FPGA中完成,不需要向飞控单元发送切换命令,从而使得在无人机飞行过程中,遇到紧急情况,可迅速切回遥控状态,提高飞行安全性。
[0053](5)机载PWM信号转换装置使用SPI总线与飞控单元通信,可将数据通信速率提高到40MHz,也节省CPU的1引脚。
[0054](6)利用FPGA,分模块实现各功能,可根据不同的系统需求,灵活的扩展和裁剪功能模块,以此适应固定翼、多旋翼和自旋翼等无人机需求,以及拍照、伞降、投放等任务需求。

【专利附图】

【附图说明】
[0055]图1是本发明的机载PWM信号转换装置功能结构图;
[0056]图2是本发明的微处理器控制流程图;
[0057]图3是本发明的DPRAM PWM端逻辑控制单元状态跃迁图;
[0058]图4是本发明的微处理器命令格式;

【具体实施方式】
[0059]下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的说明。
[0060]如图1所示,一种机载PWM信号转换装置,包括晶振1、总线驱动I (3)、FPGA芯片4、总线驱动2(5)和微处理器6,FPGA芯片4作为信号转换装置核心元件,分别与晶振1、总线驱动I (3)、总线驱动2 (5)、微处理器6连接,所述FPGA芯片4上包括PLL倍频单元401、时钟分频单元402、PWM脉宽采样单元5(403)、遥控/自驾信号切换使能单元404、遥控/自驾信号切换单元405、PWM周期采样单元406、PWM脉宽采样单元1(407)、PWM脉宽采样单元2(408)、PWM脉宽采样单元3 (409)、PWM脉宽采样单元4 (410)、PWM脉宽采样单元6 (411)、PWM信号产生单元I (412)、PWM信号产生单元2 (413)、PWM信号产生单元3 (414)、PWM信号产生单元4 (415)、?丽信号产生单元6(416) ,DPRAM PWM端逻辑控制单元417、DPRAM418、DPRAM邮箱逻辑单元419、单稳态触发器I (420)、单稳态触发器2(421)、单稳态触发器3 (422)、单稳态触发器4 (423)、DPRAM飞控端逻辑控制单元424、SPI接口逻辑单元425 ;
[0061]所述PLL倍频单元401,将晶振I输出时钟,进行倍频,用作全局时钟,为整个FPGA提供时钟源;所述时钟分频单元402,输出分频时钟,为用到计数器的逻辑单元提供计数时钟;
[0062]所述PWM周期采样单元406,用于采样遥控接收机2输出经总线驱动1(3)的遥控PWM信号周期,输出粗精度和细精度的两种周期值;所述PWM脉宽采样单元I (407)、PWM脉宽采样单元2 (408)、PWM脉宽采样单元3 (409)、PWM脉宽采样单元4 (410)、PWM脉宽采样单元5(403)和PWM脉宽采样单元6(411),用于采样遥控接收机2输出经总线驱动1(3)的六路PWM信号脉宽,每个单元输出粗精度和细精度的两种脉宽值;PWM脉宽采样单元5 (403),采样第5通道PWM信号的脉宽,通过遥控/自驾切换使能单元404,输出切换使能,经遥控/自驾信号切换单元405选择遥控接收机2输出经总线驱动的遥控PWM信号或经PWM信号产生单元X产生的自驾PWM信号作为舵机控制信号,其中,X = 1,2,3,4,6,经总线驱动2(5)控制副翼舵机、升降舵机、油门舵机、方向舵机和任务舵机;
[0063]所述PWM信号产生单元1(412)、PWM信号产生单元2(413)、PWM信号产生单元3 (414)、PWM信号产生单元4 (415)和PWM信号产生单元6 (416),用于产生控制舵机的自驾PWM信号,输出到遥控/自驾信号切换单元405 ;
[0064]所述DPRAM PWM端逻辑控制单元417,连接DPRAM418的PWM端,将采集到的遥控PWM周期值和脉宽值存储到DPRAM418中,以及将DPRAM418中存有的PWM信号产生单元所需的自驾PWM周期值和脉宽值输出到PWM信号产生单元x,其中,x = 1,2,3,4,6 ;
[0065]所述DPRAM418,分为三个逻辑区域,逻辑区域I用于存储邮箱通信内容,逻辑区域II用于存储采样到的遥控PWM周期值和脉宽值;逻辑区域III用于存储产生自驾PWM所需的周期值和脉宽值;DPRAM邮箱逻辑单元419,用于产生邮箱中断信号经单稳态触发器I (420)、单稳态触发器2 (421)、单稳态触发器3 (422)和单稳态触发器4 (423),输出给DPRAMPWM端逻辑控制单元和微处理器6 ;
[0066]所述DPRAM飞控端逻辑控制单元424,控制读取DPRAM418中存有的遥控PWM周期值和脉宽值到微处理器6的飞控单元,以及控制将飞控单元经算法运算后得到的PWM信号产生单元所用的自驾PWM周期值和脉宽值存储到DPRAM418中;
[0067]所述SPI接口逻辑单元425,用作SPI总线信号处理,将SPI串行数据和DPRAM飞控逻辑控制单元的并行数据进行相互转换。
[0068]如图2所示,一种使用所述的机载PWM信号转换装置的方法,所述的微处理器6从DPRAM418中读取采样到的遥控PWM周期和脉宽,以及向DPRAM418中更新产生自驾PWM所用的周期和脉宽,包括上电自检和主中断两部分,具体步骤为:
[0069]上电自检部分:
[0070]步骤201:开始;
[0071]步骤202:判断采样到的遥控PWM周期是否更新,即INT_F1中断是否产生,如果产生,即INT_F1 == 1,则跳到步骤203,否则继续回到步骤202 ;
[0072]步骤203:从DPRAM逻辑区域II读取采样到的遥控PWM周期;
[0073]步骤204:判断周期是否在18?23ms之间,如果是,进入步骤205,否则回到步骤202 ;
[0074]步骤205:该周期作为产生自驾PWM所用的周期,写到DPRAM逻辑区域III ;
[0075]步骤206:写邮箱地址1,产生中断INT_P1,通知DPRAM PWM端读取产生自驾PWM所用的周期;
[0076]步骤207:读邮箱地址1,清中断INT_F1,完成周期更新,进入主中断部分;
[0077]主中断部分:
[0078]步骤208:判断采样到的遥控PWM脉宽是否更新,即INT_F2中断是否产生,如果产生,即INT_F2 == 1,则跳到步骤209,否则继续回到步骤208 ;
[0079]步骤209:从DPRAM逻辑区域II读取采样到的遥控PWM脉宽;
[0080]步骤210:向DPRAM逻辑区域III更新产生自驾PWM所用的脉宽;
[0081]步骤211:写邮箱地址2,产生中断INT_P2,通知DPRAM PWM端读取产生自驾PWM所用的脉宽;
[0082]步骤212:读邮箱地址2,清中断INT_F2完成脉宽更新,跳到步骤208,进入下一中断周期。
[0083]如图3所示,一种使用所述的机载PWM信号转换装置的方法,所述的DPRAM PWM端逻辑控制单元417向DPRAM418中更新采样到的遥控PWM周期和脉宽,以及读取DPRAM418中产生自驾PWM所用的周期和脉宽;具体状态跃迁关系为:
[0084]状态301:空闲状态,在PWMl上升沿,跃迁到状态302 ;
[0085]状态302:写遥控PWM周期状态,向DPRAM逻辑区域II更新采样到的遥控PWM周期;自然跃迁到状态303;
[0086]状态303:产生中断INT_F1,通知微处理器6,已经更新遥控PWM周期,可以读取;自然跃迁到状态304;
[0087]状态304:等待读取产生自驾PWM所用数据状态;如果PWMl上升沿到来且周期更新成功标志为0,跃迁到状态302 ;如果INT_P1高电平,跃迁到状态305 ;如果INT_P2高电平,跃迁到状态308;
[0088]状态305:读取产生自驾PWM所用的周期状态,从DPRAM418逻辑区域III读取产生自驾PWM所用的周期到PWM信号产生单元X,其中,X = 1,2,3,4,6 ;自然跃迁到状态306 ;
[0089]状态306:周期更新成功标志置I状态,表明周期已成功更新;自然跃迁到状态307 ;
[0090]状态307:清中断INT_P1状态,准备接收下次中断;自然跃迁到状态304 ;
[0091]状态308:读取产生自驾PWM所用的脉宽状态,从DPRAM418逻辑区域III读取产生自驾PWM所用的周期到PWM信号产生单元X,其中,X = 1,2,3,4,6 ;自然跃迁到状态309 ;
[0092]状态309:写遥控PWM脉宽状态,将采样到的遥控PWM脉宽数据写入到DPRAM逻辑区域II;自然跃迁到状态310;
[0093]状态310:产生中断INT_F2状态,通知微处理器6,已经更新遥控PWM脉宽,可以读取;自然跃迁到状态311;
[0094]状态311:清中断INT_P2状态,准备接收下次中断;自然跃迁到状态304 ;
[0095]如图4所示,一种使用所述的机载PWM信号转换装置的方法,其特征在于,所述的微处理器6通过SPI接口逻辑单元425向DPRAM飞控端逻辑控制单元424发送的16位数据种类,包含命令和有效数据,其中,有效数据是产生自驾PWM所用的周期和脉宽,命令包括命令标识域、片选域、读写使能域、基地址域和数据长度域;
[0096]所述命令标识域,bitl5和bitl4,若是11,表明是命令;
[0097]所述片选域,bitl3,若是1,则DPRAM418飞控端片选有效;
[0098]所述读写使能域,bitl2,若是1,代表微处理器6向DPRAM418写数据,若是0,代表微处理器6读取DPRAM418数据;
[0099]所述基地址域,bitll?bit6,代表读数据或写数据的起始地址;
[0100]所述数据长度域,bit5?bitO,代表读数据或写数据的数据长度。
[0101]最后说明的是本发明的一种机载PWM信号转换装置与方法不局限于上述实施例,还可以做出各种修改、变换和变形。因此,说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。凡是依据本发明的技术方案进行修改、修饰或等同变化,而不脱离本发明技术方案的思想和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种机载PWM信号转换装置,包括晶振(I)、总线驱动I (3)、FPGA芯片(4)、总线驱动2(5)和微处理器(6),FPGA芯片(4)作为信号转换装置核心元件,分别与晶振(I)、总线驱动I (3)、总线驱动2 (5)、微处理器(6)连接,其特征在于,所述FPGA芯片(4)内包括PLL倍频单元(401)、时钟分频单元(402)、PWM脉宽采样单元5 (403)、遥控/自驾信号切换使能单元(404)、遥控/自驾信号切换单元(405)、PWM周期采样单元(406)、PWM脉宽采样单元I (407)、PWM脉宽采样单元2 (408)、PWM脉宽采样单元3 (409)、PWM脉宽采样单元4 (410)、PWM脉宽采样单元6 (411)、PWM信号产生单元I (412)、PWM信号产生单元2 (413)、PWM信号产生单元3 (414)、PWM信号产生单元4 (415)、PWM信号产生单元6 (416)、DPRAM PWM端逻辑控制单元(417)、DPRAM (418)、DPRAM邮箱逻辑单元(419)、单稳态触发器I (420)、单稳态触发器2(421)、单稳态触发器3(422)、单稳态触发器4(423)、DPRAM飞控端逻辑控制单元(424)、SPI接口逻辑单元(425); 所述PLL倍频单元(401),将晶振(I)输出时钟,进行倍频,用作全局时钟,为整个FPGA提供时钟源;所述时钟分频单元(402),输出分频时钟,为用到计数器的逻辑单元提供计数时钟; 所述PWM周期采样单元(406),用于采样遥控接收机(2)输出经总线驱动1(3)的遥控PWM信号周期,输出粗精度和细精度的两种周期值;所述PWM脉宽采样单元1(407)、PWM脉宽采样单元2 (408)、PWM脉宽采样单元3 (409)、PWM脉宽采样单元4 (410)、PWM脉宽采样单元5 (403)和PWM脉宽采样单元6(411),用于采样遥控接收机(2)输出经总线驱动I (3)的六路PWM信号脉宽,每个单元输出粗精度和细精度的两种脉宽值;PWM脉宽采样单元5 (403),采样第5通道PWM信号的脉宽,通过遥控/自驾切换使能单元(404),输出切换使能,经遥控/自驾信号切换单元(405)选择遥控接收机(2)输出经总线驱动的遥控PWM信号或经PWM信号产生单元X产生的自驾PWM信号作为舵机控制信号,其中,X = 1,2,3,4,6,经总线驱动2(5)控制副翼舵机、升降舵机、油门舵机、方向舵机和任务舵机; 所述PWM信号产生单元I (412) ,PWM信号产生单元2 (413) ,PWM信号产生单元3 (414)、PWM信号产生单元4(415)和PWM信号产生单元6(416),用于产生控制舵机的自驾PWM信号,输出到遥控/自驾信号切换单元(405); 所述DPRAM PWM端逻辑控制单元(417),连接DPRAM (418)的PWM端,将采集到的遥控PWM周期值和脉宽值存储到DPRAM(418)中,以及将DPRAM(418)中存有的PWM信号产生单元所需的自驾PWM周期值和脉宽值输出到PWM信号产生单元X,其中,X = 1,2,3,4,6 ; 所述DPRAM(418),分为三个逻辑区域,逻辑区域I用于存储邮箱通信内容,逻辑区域II用于存储采样到的遥控PWM周期值和脉宽值;逻辑区域III用于存储产生自驾PWM所需的周期值和脉宽值;DPRAM邮箱逻辑单元(419),用于产生邮箱中断信号,经单稳态触发器I(420)、单稳态触发器2 (421)、单稳态触发器3 (422)和单稳态触发器4 (423),输出给DPRAMPWM端逻辑控制单元和微处理器(6); 所述DPRAM飞控端逻辑控制单元(424),控制读取DPRAM (418)中存有的遥控PWM周期值和脉宽值到微处理器出)的飞控单元,以及控制将飞控单元经算法运算后得到的PWM信号产生单元所用的自驾PWM周期值和脉宽值存储到DPRAM(418)中; 所述SPI接口逻辑单元(425),用作SPI总线信号处理,将SPI串行数据和DPRAM飞控逻辑控制单元的并行数据进行相互转换。
2.一种使用权利要求1所述的机载PWM信号转换装置的方法,其特征在于,所述的微处理器(6)从DPRAM(418)中读取采样到的遥控PWM周期和脉宽,以及向DPRAM(418)中更新产生自驾PWM所用的周期和脉宽,包括上电自检和主中断两部分,具体步骤为: 上电自检部分: 步骤201:开始; 步骤202:判断采样到的遥控PWM周期是否更新,即INT_F1中断是否产生,如果产生,即INT_F1 == 1,则跳到步骤203,否则继续回到步骤202 ; 步骤203:从DPRAM逻辑区域II读取采样到的遥控PWM周期; 步骤204:判断周期是否在18?23ms之间,如果是,进入步骤205,否则回到步骤202 ; 步骤205:该周期作为产生自驾PWM所用的周期,写到DPRAM逻辑区域III ; 步骤206:写邮箱地址1,产生中断INT_P1,通知DPRAM PWM端读取产生自驾PWM所用的周期; 步骤207:读邮箱地址1,清中断INT_F1,完成周期更新,进入主中断部分; 主中断部分: 步骤208:判断采样到的遥控PWM脉宽是否更新,即INT_F2中断是否产生,如果产生,即INT_F2 == 1,则跳到步骤209,否则继续回到步骤208 ; 步骤209:从DPRAM逻辑区域II读取采样到的遥控PWM脉宽; 步骤210:向DPRAM逻辑区域III更新产生自驾PWM所用的脉宽; 步骤211:写邮箱地址2,产生中断INT_P2,通知DPRAM PWM端读取产生自驾PWM所用的脉宽; 步骤212:读邮箱地址2,清中断INT_F2完成脉宽更新,跳到步骤208,进入下一中断周期。
3.一种使用权利要求1所述的机载PWM信号转换装置的方法,其特征在于,所述的DPRAM PWM端逻辑控制单元(417)向DPRAM(418)中更新采样到的遥控PWM周期和脉宽,以及读取DPRAM (418)中产生自驾PWM所用的周期和脉宽;具体状态跃迁关系为: 状态301:空闲状态,在PWMl上升沿,跃迁到状态302 ; 状态302:写遥控PWM周期状态,向DPRAM逻辑区域II更新采样到的遥控PWM周期;自然跃迁到状态303 ; 状态303:产生中断INT_F1,通知微处理器(6),已经更新遥控PWM周期,可以读取;自然跃迁到状态304 ; 状态304:等待读取产生自驾PWM所用数据状态;如果PWMl上升沿到来且周期更新成功标志为0,跃迁到状态302 ;如果INT_P1高电平,跃迁到状态305 ;如果INT_P2高电平,跃迁到状态308 ; 状态305:读取产生自驾PWM所用的周期状态,从DPRAM(418)逻辑区域III读取产生自驾PWM所用的周期到PWM信号产生单元X,其中,X = 1,2,3,4,6 ;自然跃迁到状态306 ;状态306:周期更新成功标志置I状态,表明周期已成功更新;自然跃迁到状态307 ;状态307:清中断INT_P1状态,准备接收下次中断;自然跃迁到状态304 ; 状态308:读取产生自驾PWM所用的脉宽状态,从DPRAM(418)逻辑区域III读取产生自驾PWM所用的周期到PWM信号产生单元X,其中,X = 1,2,3,4,6 ;自然跃迁到状态309 ; 状态309:写遥控PWM脉宽状态,将采样到的遥控PWM脉宽数据写入到DPRAM逻辑区域II;自然跃迁到状态310 ; 状态310:产生中断INT_F2状态,通知微处理器¢),已经更新遥控PWM脉宽,可以读取;自然跃迁到状态311; 状态311:清中断INT_P2状态,准备接收下次中断;自然跃迁到状态304。
4.一种使用权利要求1所述的机载PWM信号转换装置的方法,其特征在于,所述的微处理器(6)通过SPI接口逻辑单元(425)向DPRAM飞控端逻辑控制单元(424)发送的16位数据种类,包含命令和有效数据,其中,有效数据是产生自驾PWM所用的周期和脉宽,命令包括命令标识域、片选域、读写使能域、基地址域和数据长度域; 所述命令标识域,bitl5和bitl4,若是11,表明是命令; 所述片选域,bitl3,若是1,则DPRAM (418)飞控端片选有效; 所述读写使能域,bitl2,若是1,代表微处理器(6)向DPRAM(418)写数据,若是0,代表微处理器(6)读取DPRAM (418)数据; 所述基地址域,bitll?bit6,代表读数据或写数据的起始地址; 所述数据长度域,bit5?bitO,代表读数据或写数据的数据长度。
【文档编号】H03K7/08GK104300943SQ201410413652
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】丑武胜, 黄海明 申请人:丑武胜, 黄海明
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