基于DSP的無人飛行器飛行控制系統(tǒng)設(shè)計

　　3. 2 串口通信

　　F2812處理器提供兩個串行通信接口( SC I) ， 支持16級接收和發(fā)送FIFO。但仍然滿足不了飛控系統(tǒng)與多外設(shè)的通訊要求。因此， 系統(tǒng)選用異步串行接口擴(kuò)展芯片SP2338， 方便地將DSP的SC I1擴(kuò)為3個全雙工、波特率最高可達(dá)9600b / s的異步串行通信接口， 作為主控制器和專用的通信設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸通道， 進(jìn)行控制系統(tǒng)和地面的通信傳輸， SC I2 作為GPS與CPU 的通信通道。SP2338使用簡單， 不需要底層軟件支持， 上電即可工作。

圖3 串口擴(kuò)展框圖。

　　串口擴(kuò)展實現(xiàn)如圖3， ADR I0、ADR I1是下行地址線， ADR I0， ADR I1= 00， 01， 10是分別對應(yīng)子串口0， ，l 2; ADRO0， ADRO1 是上行地址線， ADRO0，ADRO1- 00， 01， 10 是分別對應(yīng)子串口0， 1， 2。

　　F2812的I/O 口直接與SP2338 的地址線相連。發(fā)送數(shù)據(jù)時， DSP通過改變I/O 口的狀態(tài)來改變下行地址， 選中特定的子串口; 接收數(shù)據(jù)時， DSP通過讀取I/O 口的狀態(tài)來判斷數(shù)據(jù)具體來自哪一個子串口， 從而對讀取到的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的處理。因此可以提高系統(tǒng)效率、減低軟件消耗。通過外加電平轉(zhuǎn)換芯片就可以實現(xiàn)RS232， RS422， RS485通訊。

　　3. 3 存儲器擴(kuò)展

　　F2812上包含128K16位的FLASH 存儲器?？紤]到容量和速度， 所以必須對系統(tǒng)進(jìn)行存儲器的擴(kuò)展。采用一片ISSI 公司生產(chǎn)的64K 字大小的IS61LV6416 存儲芯片作為程序擴(kuò)展存儲器。+ 3. 3V供電， 存取時間最大不超過12ns。不需要外加延時電路， 直接將其數(shù)據(jù)線、地址線分別和DSP的數(shù)據(jù)線、地址線相連。并將DSP 的第51 引腳R /W與61LV6416 的片選信號CE引腳連接， DSP的讀、寫選通信號分別與61LV 6416的讀、寫選通信號相連。

　　3. 4 PWM 波輸出

　　無人飛行器伺服機(jī)構(gòu)的舵機(jī)由PWM (脈寬調(diào)制)信號控制， 利用占空比的變化， 由DSP產(chǎn)生的多路并行PWM 信號加上信號隔離驅(qū)動的舵機(jī)控制電路， 通過改變舵機(jī)的位置從而達(dá)到控制目的。

　　TMS320F2812集成了PWM 控制信號發(fā)生器，每個事件管理器能夠產(chǎn)生8 路PWM 輸出。由于TMS320F2812芯片輸出的PWM 高電平為+ 3. 3V，而舵機(jī)控制信號輸入PWM 脈寬調(diào)制信號的高電平需要+ 5V， 因此DSP輸出的脈寬調(diào)制信號的高電平需要經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后才能驅(qū)動舵機(jī)工作。為了避免電機(jī)驅(qū)動板卡對主控板卡的干擾， 采用高速光耦隔離器件74LS245將PWM 信號隔離， 阻斷電機(jī)驅(qū)動板卡對主控板卡的傳導(dǎo)干擾。

　　3. 5 復(fù)位、電源電路

　　在整個硬件設(shè)計中， 主要用到的直流電源有+ 1. 8V、+ 3. 3V、+ 5V 和+ 12V。板上電源采用TI的TPS767D318， 通過5V 穩(wěn)壓電源， 提供DSP所需的1. 8V 電壓和DSP及外圍電路所需的3. 3V 電壓。

　　所有信號與F2812連接時需考慮電平匹配問題， 通過加降壓芯片的方式來解決。+ 12V 的直流電源由蓄電池提供， 其他直流電壓可以通過DC /DC轉(zhuǎn)換模塊得到。+ 5V 電壓通過集成穩(wěn)壓模塊LM7805獲得。考慮到本系統(tǒng)中還需1. 8V 和3. 3V 兩種電壓，所以選用了IDT公司的LM1117芯片對輸入到DSP的5V 電壓進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換， 可使5V 輸入電壓降為1. 8V和3. 3V。LM1117 提供電流限制和熱保護(hù)。

　　目標(biāo)板上的所有電源都可以用一個5V 的穩(wěn)壓模塊提供。

　　此外， 為了調(diào)試方便， 系統(tǒng)由T I 公司的TPS3307提供手動復(fù)位。復(fù)位信號經(jīng)CPLD 譯碼后輸出高、低兩種電平， 對復(fù)位電平要求不同的元件分別復(fù)位。手動按鈕和AT bus所有復(fù)位源都引入CPLD， 由CPLD 內(nèi)建的R eset Log ic處理驅(qū)動， 再輸出至復(fù)位目的地。