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基于FPGA的无人直升机协控制器的设计与开发

刘高同  
【摘要】:随着无人机相关技术在军事和民用经济领域需求的不断提高,飞行控制系统的研究和设计也在不断发展和深入,因此论文提出采用FPGA协助主控制器设计开发无人直升机飞行控制系统的方案。 论文通过对无人直升机飞行控制系统的深入研究,分析了当前无人直升机飞行控制系统的研究现状,尤其是协控制器的研究现状。根据课题需求,对无人直升机飞行控制系统的系统功能、整体结构进行了设计,提出ARM为主控制器、FPGA为协控制器的设计方案。论文重点对协控制器的整体功能进行划分,针对功能模块进行结构设计和FPGA选型。 首先论文设计了协控制器的核心电路,对舵机控制需求进行了研究,设计了舵机控制器所需的外围硬件,外围硬件包括独立的电源管理、信号的输入和输出隔离处理、切换单元和调试串口;设计了数据采集单元接口硬件。 其次论文对实现舵机控制功能的VHDL软件设计进行了研究,根据FPGA的开发特点和舵机控制原理,模块化的实现了舵机控制器的各部分功能,如PWM信号生成模块、遥控信号测量模块、存储模块、串口通信模块,可根据实际需要组合成多路舵机控制器,最后对设计进行了测试。重点在对各部分功能的VHDL软件实现。 最后对协控制器实现数据采集功能进行了研究,实现了利用FPGA协助扩展传感器接口电路,并设计运用FPGA实现串口、SPI数据采集读写控制器。


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