一种电子控制单元和航空器的制作方法

1.本发明涉及无人驾驶航空器技术领域，尤其涉及一种电子控制单元和航空器。


背景技术：

2.目前，现有的发动机电子控制单元(electronic control unit，即ecu)与普通的电脑一样，由cpu微处理器、rom和ram存储器、i/o输入/输出接口、a/d模数转换器以及整形、驱动等大规模集成电路组成。这类发送机电子控制单元可以实现采集发动机传感器信号以及控制发动机执行器等功能。但是，由于这类发送机电子控制单元所存在的接口不开放、传感器输入端口不足以及价格较高等问题，并不适合直接移作航空器使用。
3.因此，如何基于航空器自身的工作环境和任务需求，设计与航空器功能相符、接口完善以及调度逻辑更优的电子控制单元，成为目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中的上述技术缺陷，本发明提出了一种电子控制单元，所述电子控制单元包括微处理器以及与所述微处理器连接的传感器输入端、脉冲宽度调制输出端、继电器触点信号输出端、总线通信端口、串口外设端口以及电源端口；其中，所述传感器输入端用于输入由气缸温度热电偶传感器采集的气缸温度数据、由排气温度热电偶传感器采集的排气温度数据、由机油温度传感器采集的机油温度数据、由机油压力传感器采集的机油压力数据、由进气压力传感器采集的进气压力数据以及由发动机转速霍尔传感器采集的发动机转速数据，所述脉冲宽度调制输出端用于向舵机输出舵机控制信号，所述继电器触点信号输出端用于向发动机输出发动机启停控制信号，所述总线通信端口用于与上位机进行总线通讯，所述串口外设端口用于与外设进行串口通讯，所述微处理器用于通过实时中断按预设的任务调度间隔，对各个任务进行调度和执行。
5.可选地，所述传感器输入端与六组所述气缸温度热电偶传感器相连，用于输入经模数转换后的六组所述气缸温度数。
6.可选地，所述传感器输入端与六组所述排气温度热电偶传感器相连，用于输入经模数转换后的六组所述排气温度数据。
7.可选地，所述传感器输入端与一组所述机油温度传感器相连，用于输入经模数转换后的机油温度数据。
8.可选地，所述传感器输入端与一组所述进气压力传感器相连，用于输入经模数转换后的进气压力数据。
9.可选地，所述传感器输入端与一组所述发动机转速霍尔传感器相连，用于输入经模数转换后的发动机转速数据。
10.可选地，所述微处理器包括中断函数模块，其中，所述中断函数模块包括实时中断单元、定时器中断单元以及总线接收中断单元。
11.可选地，所述微处理器还包括任务调度单元，其中，所述任务调度单元包括转速计
算单元、发动机启停控制单元、舵机执行器控制单元、传感器模拟信号采集单元以及总线信号处理单元。
12.可选地，所述微处理器还用于，通过所述实时中断单元、所述定时器中断单元以及所述总线接收中断单元中的一种或多种执行的中断信号，对所述转速计算单元、所述发动机启停控制单元、所述舵机执行器控制单元、所述传感器模拟信号采集单元以及所述总线信号处理单元中的一种或多种任务进行调度。
13.本发明还提出了一种航空器，该航空器包括如上任一项所述的电子控制单元。
14.实施本发明的电子控制单元和航空器，通过提出一种电子控制单元，所述电子控制单元包括微处理器以及与所述微处理器连接的传感器输入端、脉冲宽度调制输出端、继电器触点信号输出端、总线通信端口、串口外设端口以及电源端口；其中，所述传感器输入端用于输入由气缸温度热电偶传感器采集的气缸温度数据、由排气温度热电偶传感器采集的排气温度数据、由机油温度传感器采集的机油温度数据、由机油压力传感器采集的机油压力数据、由进气压力传感器采集的进气压力数据以及由发动机转速霍尔传感器采集的发动机转速数据，所述脉冲宽度调制输出端用于向舵机输出舵机控制信号，所述继电器触点信号输出端用于向发动机输出发动机启停控制信号，所述总线通信端口用于与上位机进行总线通讯，所述串口外设端口用于与外设进行串口通讯，所述微处理器用于通过实时中断按预设的任务调度间隔，对各个任务进行调度和执行。实现了一种适用于航空器自身工作环境和任务需求的电子控制单元设计方案，使得电子控制单元与航空器的各项功能的匹配程度更高，并为各项功能提供了更完善的接口和更优的调度逻辑，极大程度地提升了航空器的产品力。
附图说明
15.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
16.图1是本发明电子控制单元的第一结构框图；
17.图2是本发明电子控制单元的第二结构框图；
18.图3是本发明电子控制单元的控制逻辑图。
具体实施方式
19.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
21.图1是本发明电子控制单元的第一流程图。本实施例提出了一种电子控制单元，所述电子控制单元100包括微处理器10以及与所述微处理器10连接的传感器输入端20、脉冲宽度调制输出端30、继电器触点信号输出端40、总线通信端口50、串口外设端口60以及电源端口70。
22.其中，所述传感器输入端20用于输入由气缸温度热电偶传感器21采集的气缸温度数据、由排气温度热电偶传感器22采集的排气温度数据、由机油温度传感器23采集的机油温度数据、由机油压力传感器24采集的机油压力数据、由进气压力传感器25采集的进气压
力数据以及由发动机转速霍尔传感器26采集的发动机转速数据，所述脉冲宽度调制输出端30用于向舵机31输出舵机控制信号，所述继电器触点信号输出端40用于向发动机41输出发动机启停控制信号，所述总线通信端口50用于与上位机51进行总线通讯，所述串口外设端口60用于与外设61进行串口通讯，所述微处理器10用于通过实时中断按预设的任务调度间隔，对各个任务进行调度和执行，所述电源端口70用于与外部电源71相连，以获取电子控制单元100工作所需的电能。
23.在本实施例中，应用于航空器的发动机的电子控制单元可以实现多路的热电偶温度、多路的pt100(一种以白金pt作成的电阻式温度检测器)热电阻温度、发动机机油压力、进气压力、转速信号、环境温度采集、多路的pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)输出以及多路的继电器触电信号输出的功能，并可以实现与其他设备进行串口或can总线通讯，满足了航空器对该发动机的电子控制单元的功能需求。
24.在本实施例中，mcu微处理器选用stm32f104单片机，上位机通过can总线可以实现对电子控制单元的固件烧写、参数标定、参数监控等功能。
25.在本实施例中，请参考图2示出的本发明电子控制单元的第二结构框图，基于上述实施例，可选地，所述传感器输入端与六组所述气缸温度热电偶传感器相连，用于输入经模数转换后的六组所述气缸温度数。
26.可选地，所述传感器输入端与六组所述排气温度热电偶传感器相连，用于输入经模数转换后的六组所述排气温度数据。
27.可选地，所述传感器输入端与一组所述机油温度传感器相连，用于输入经模数转换后的机油温度数据。
28.可选地，所述传感器输入端与一组所述进气压力传感器相连，用于输入经模数转换后的进气压力数据。
29.可选地，所述传感器输入端与一组所述发动机转速霍尔传感器相连，用于输入经模数转换后的发动机转速数据。
30.在本实施例中，航空器的发动机的电子控制单元实现了12路的热电偶温度、1路pt100热电阻温度、发动机机油压力、进气压力、转速信号、环境温度采集，4路pwm输出以及3路继电器触电信号输出的功能，并可以实现与其他设备进行串口或can通讯，满足了项目对该发动机电子控制单元的功能需求。在本实施例中，mcu微处理器选用stm32f104单片机，上位机通过can总线可以实现对电子控制单元的固件烧写、参数标定以及参数监控等功能。
31.在本实施例中，请参考图3示出的本发明电子控制单元的控制逻辑图，基于上述实施例，可选地，所述微处理器包括中断函数模块，其中，所述中断函数模块包括实时中断单元、定时器中断单元以及总线接收中断单元。
32.可选地，所述微处理器还包括任务调度单元，其中，所述任务调度单元包括转速计算单元、发动机启停控制单元、舵机执行器控制单元、传感器模拟信号采集单元以及总线信号处理单元。
33.可选地，所述微处理器还用于，通过所述实时中断单元、所述定时器中断单元以及所述总线接收中断单元中的一种或多种执行的中断信号，对所述转速计算单元、所述发动机启停控制单元、所述舵机执行器控制单元、所述传感器模拟信号采集单元以及所述总线信号处理单元中的一种或多种任务进行调度。
34.可选地，在本实施例中，通过实时中断和/或定时器中断，对转速计算、发动机启停控制、舵机执行器控制以及传感器模拟信号采集中的一种或多种任务进行调度。
35.可选地，在本实施例中，通过can总线接收中断，对can总线信号处理任务进行调度，其中，can总线信号处理任务包括对电子控制单元的固件烧写任务、参数标定任务以及参数监控任务中的一种或多种。
36.在本实施例中，上述控制逻辑采用前后台架构，通过实时中断对各个任务进行调度，不同任务调度间隔不同。由此，可极大程度地降低微处理器的处理负荷。进一步地，定时器中断对转速霍尔传感器信号进行了采集，can接收采用中断函数的方式可以实时接收上位机或其他can总线设备的指令。
37.可选地，在本实施例中，一方面，可以通过直接输出pwm占空比信号控制舵机，另一方面，还可以通过上述can总线控制舵机。
38.本实施例的有益效果在于，通过提出一种电子控制单元，所述电子控制单元包括微处理器以及与所述微处理器连接的传感器输入端、脉冲宽度调制输出端、继电器触点信号输出端、总线通信端口、串口外设端口以及电源端口；其中，所述传感器输入端用于输入由气缸温度热电偶传感器采集的气缸温度数据、由排气温度热电偶传感器采集的排气温度数据、由机油温度传感器采集的机油温度数据、由机油压力传感器采集的机油压力数据、由进气压力传感器采集的进气压力数据以及由发动机转速霍尔传感器采集的发动机转速数据，所述脉冲宽度调制输出端用于向舵机输出舵机控制信号，所述继电器触点信号输出端用于向发动机输出发动机启停控制信号，所述总线通信端口用于与上位机进行总线通讯，所述串口外设端口用于与外设进行串口通讯，所述微处理器用于通过实时中断按预设的任务调度间隔，对各个任务进行调度和执行。实现了一种适用于航空器自身工作环境和任务需求的电子控制单元设计方案，使得电子控制单元与航空器的各项功能的匹配程度更高，并为各项功能提供了更完善的接口和更优的调度逻辑，极大程度地提升了航空器的产品力。
39.基于上述实施例，本发明还提出了一种航空器，该航空器包括如上任一项所述的电子控制单元。
40.需要说明的是，上述航空器实施例与电子控制单元实施例属于同一构思，其具体实现过程详细见电子控制单元实施例，且电子控制单元实施例中的技术特征在航空器实施例中均对应适用，这里不再赘述。
41.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
42.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
43.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质
(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
44.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。