一种基于双ARM飞控计算机核心系统的设计方法与流程

文档序号:13445492阅读:312来源:国知局

本发明涉及一种设计方法,具体涉及一种基于双arm飞控计算机核心系统的设计方法,属于计算机软、硬件技术领域。



背景技术:

无人机(unmannedaerialvehicleuav)是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务,并能重复使用的无人驾驶航空飞行器;与载人飞机相比,它具有体积小、造价低、使用方便、快速反应、机动灵活、对任务环境要求低、生存能力强等优点,鉴于其独有的优势,无人机的使用范围已拓宽到军事、科研和民用三大领域;在军事上可用于侦察、监视、通信中继、电了干扰、战果评估、目标模拟等;在科学研究上,可用于大气研究、核生化污染区的取样与监控、靶机试验;在民用领域,可用于城市环境检测、地球资源勘探、森林防火等;因其具备应用广泛的特性,现在引起了全球无人机的研究热潮,并将其技术发展推向新阶段。在现代高技术条件下的陆、海、空、天、电五维一体的战争中,无人机的使用更加广泛,其技术条件也更加成熟。飞行控制计算机是无人机时示控制系统的核心部分,随着无人机飞行包线的扩大以及任务环境的愈加复杂,对飞行控制计算机的硬件平台和软件平台的性能提出了新的更高要求,其性能的好坏直接决定着无人机能否可靠地完成飞行任务。因此,提出一种基于双arm飞控计算机核心系统的设计方法。



技术实现要素:

(一)要解决的技术问题

为解决上述问题,本发明提出了一种基于双arm飞控计算机核心系统的设计方法,稳定性好、可靠性高,为后续完整的双核飞行控制计算机系统的研究奠定了基础。

(二)技术方案

本发明的基于双arm飞控计算机核心系统的设计方法,包括如下步骤:

第一步,分析飞行控制计算机的硬件组成和国内外发展现状,针对硬件存在的核心板依赖进口、成本高、维护不方便不足,提出采用arm处理器和基于双核架构的硬件设计;

第二步,分析飞行控制计算机的软件组成和国内外发展现状,针对时示控制软件的设计和移植的容易性,提出基于uc/os-ii实时内核的软件设计方案;

第三步,对飞行控制计算机的任务进行飞控与导航分类,基于双核架构的核心系统一片cpu用于飞行控制,一片cpu实现导航解算,从而为无人机提供高速的数据处理速度和强大的任务控制能力;

第四步,硬件设计方面,以小型化、通用性好为原则,采用最小系统和外围接口的设计方法,完成最小系统和外围接口各硬件电路的原理图设计和pcb制板;

第五步,软件设计方面,以实时、多任务、飞行控制软件移植性好为原则,为双核系统移植uc/os-ii实时操作系统,了解移植步骤,并在uc/os-ii下完成各接口资源的驱动程序设计以及探讨飞行控制软件的设计原则;

第六步,在ads1.2集成开发环境下,对uc/os-ii移植代码和各接口的驱动程序进行测试,并对测试结果进行分析,找出其中存在的问题,使各接口正常工作;

第七步,搭建双核系统测试硬件平台,对双核系统在双端口ram下的数据通信的实时性和可靠性进行测试,验证硬件设计和软件设计的可行性和准确性;最终证明基于双arm的时示控制计算机核心系统稳定性好、可靠性高,为后续完整的双核飞行控制计算机系统的研究奠定了基础。

进一步地,所述最小系统包括双cpu的辅助电路;所述外围接口包括a/d、d/a、uart、dio以及双cpu通信模块。

(三)有益效果

与现有技术相比,本发明的基于双arm飞控计算机核心系统的设计方法,双核飞控计算机系统减轻了单个cpu的负荷,提高了cpu运行速率;合理配置cpu资源,双核系统可实现飞控计算机故障诊断、故障恢复等工作,提高双核系统的可靠性;双核飞控计算机系统资源更加丰富,有利于资源配置和软硬件拓展;系统集成度高,体积小,减轻了飞控计算机的重量;采用嵌入式处理器arm开发无人机飞控计算机,开辟了飞控计算机设计的新途径,扩大了嵌入式技术在军事领域的应用范围。

具体实施方式

一种基于双arm飞控计算机核心系统的设计方法,包括如下步骤:

第一步,分析飞行控制计算机的硬件组成和国内外发展现状,针对硬件存在的核心板依赖进口、成本高、维护不方便不足,提出采用arm处理器和基于双核架构的硬件设计;

第二步,分析飞行控制计算机的软件组成和国内外发展现状,针对时示控制软件的设计和移植的容易性,提出基于uc/os-ii实时内核的软件设计方案;

第三步,对飞行控制计算机的任务进行飞控与导航分类,基于双核架构的核心系统一片cpu用于飞行控制,一片cpu实现导航解算,从而为无人机提供高速的数据处理速度和强大的任务控制能力;

第四步,硬件设计方面,以小型化、通用性好为原则,采用最小系统和外围接口的设计方法,完成最小系统和外围接口各硬件电路的原理图设计和pcb制板;

第五步,软件设计方面,以实时、多任务、飞行控制软件移植性好为原则,为双核系统移植uc/os-ii实时操作系统,了解移植步骤,并在uc/os-ii下完成各接口资源的驱动程序设计以及探讨飞行控制软件的设计原则;

第六步,在ads1.2集成开发环境下,对uc/os-ii移植代码和各接口的驱动程序进行测试,并对测试结果进行分析,找出其中存在的问题,使各接口正常工作;

第七步,搭建双核系统测试硬件平台,对双核系统在双端口ram下的数据通信的实时性和可靠性进行测试,验证硬件设计和软件设计的可行性和准确性;最终证明基于双arm的时示控制计算机核心系统稳定性好、可靠性高,为后续完整的双核飞行控制计算机系统的研究奠定了基础。

其中,所述最小系统包括双cpu的辅助电路;所述外围接口包括a/d、d/a、uart、dio以及双cpu通信模块。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下,本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进,均应落入到本发明的保护范围,本发明请求保护的技术内容,已经全部记载在权利要求书中。



技术特征:

技术总结
本发明公开了一种基于双ARM飞控计算机核心系统的设计方法,包括如下步骤:第一步,分析飞行控制计算机的硬件组成和国内外发展现状;第二步,分析飞行控制计算机的软件组成和国内外发展现状;第三步,对飞行控制计算机的任务进行飞控与导航分类;第四步,硬件设计方面;第五步,软件设计方面;第六步,对uC/O S‑II移植代码和各接口的驱动程序进行测试,并对测试结果进行分析,找出其中存在的问题,使各接口正常工作;第七步,搭建双核系统测试硬件平台。本发明的基于双ARM飞控计算机核心系统的设计方法,稳定性好、可靠性高,为后续完整的双核飞行控制计算机系统的研究奠定了基础。

技术研发人员:刘睿
受保护的技术使用者:哈尔滨卓晋科技有限公司
技术研发日:2016.07.04
技术公布日:2018.01.12
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