隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,FPGA芯片的性能和片內(nèi)資源快速增長。本文以FPGA為控制和計算核心,小型電動無人直升機(jī)為控制對象,研究并設(shè)計了飛行控制系統(tǒng)。飛行控制系統(tǒng)是無人機(jī)技術(shù)的主要研究內(nèi)容,而飛行控制器是飛行控制系統(tǒng)的核心。由于無人機(jī)飛行平臺、任務(wù)需求等原因,要求飛行控制器具有高實(shí)時性、高穩(wěn)定性、高集成度等特點(diǎn)。而FPGA作為集成度極高的可編程器件,可以靈活的在一片芯片中實(shí)現(xiàn)功能復(fù)雜的數(shù)字電路方案,包括Nios II軟核處理器。本文以FPGA為中心,確定了無人直升機(jī)飛控的總體方案,包括飛行控制計算機(jī)設(shè)計、傳感器系統(tǒng)設(shè)計、伺服機(jī)構(gòu)設(shè)計和飛行平臺搭建等研究內(nèi)容,并著重進(jìn)行了飛行控制計算機(jī)硬件電路以及外圍電路的設(shè)計和FPGA雙核可編程片上系統(tǒng)設(shè)計工作。在FPGA片上系統(tǒng)中集成了兩顆獨(dú)立工作的Nios II處理器,極大的增強(qiáng)計算能力。片上系統(tǒng)中還包含有功能性IP核,以實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)收發(fā)和初步處理,極大的減輕處理器計算負(fù)擔(dān)。隨著無人直升機(jī)飛行任務(wù)的復(fù)雜化、多樣化,對無人機(jī)的飛行品質(zhì)也提出了更高要求,本文已進(jìn)行了以不完全微分PID控制算法為基礎(chǔ)的控制律設(shè)計,并完成了飛行控制計算機(jī)對μC/OS-... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖

小系統(tǒng)的組成，對 FPGA 最小系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行設(shè)計計和 PCB 線路板設(shè)計。硬件電路原理圖使用 Cadence 進(jìn) 進(jìn)行設(shè)計繪制。圍電路于存儲 FPGA 配置數(shù)據(jù)并在 FPGA 上電啟動或是燒寫主動串行配置器件�？紤]到片上可編程系統(tǒng)較大，選擇存儲器。功耗低、配置過程中電流小，工作電壓范圍大，2.7V~3、DCLK、ASD、DATA 引腳即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)儲存和對 FPGA的同步時鐘，NCS引腳接收來自FPGA的片選信號，ASD 引腳將串行數(shù)據(jù)發(fā)送至 FPGA 實(shí)現(xiàn)對 FPGA 的配置。 AS(Active Serial)模式燒寫器可直接向 EPCS 中寫入數(shù)可運(yùn)行，減少對 FPGA 主芯片的燒寫次數(shù)，延長 FPG

外圍電路統(tǒng)啟動時 EPCS 只能實(shí)現(xiàn)一個 NiosII 處理器系統(tǒng)的配置，選用的 FLASH 存儲器配置雙核系統(tǒng)中的另一個處理器。在系統(tǒng)上對 FPGA 的配置并將 NiosII 軟件程序加載進(jìn)內(nèi)存，完成系統(tǒng)的it，數(shù)據(jù)寬度 16 位，供電電壓 3V，待機(jī)電流1μA的 AM29LV6

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3087543