TI 工程師分享參與設(shè)計(jì)競賽中的收獲

最近，我有幸參與了TI 2011Engibous設(shè)計(jì)大賽的評審工作。TI 此舉的目的是激發(fā)大學(xué)生拿出優(yōu)異的作品來參加Engibous設(shè)計(jì)大賽，同時(shí)我們也在尋找優(yōu)秀的模擬和微控制器/處理器設(shè)計(jì)。然而，讓這個(gè)項(xiàng)目得以實(shí)施的真正英雄是廣大學(xué)生、教授、主辦者、顧問和各個(gè)部門。作為比賽的評委，我要了解研究、規(guī)劃、設(shè)計(jì)/模擬、制造、原型機(jī)和測試等階段。

　　我一共評審了21 份決賽報(bào)告。評審期間，我看了很多的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，也了解了這些項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)過程。這些設(shè)計(jì)都詳細(xì)地說明了電路圖、布局和固件代碼。許多設(shè)計(jì)都運(yùn)用了多學(xué)科知識，例如：組織學(xué)、項(xiàng)目可行性研究、電子學(xué)、機(jī)械學(xué)、固件/軟件以及PC GUI 等。

　　最終，得克薩斯州休斯頓萊斯大學(xué)的參賽隊(duì)摘得了Engibous設(shè)計(jì)大賽的桂冠。這支參賽隊(duì)選擇火星作為其下一個(gè)研究領(lǐng)域。獲勝的這個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)(“電動(dòng)貓頭鷹”)為全自主無人駕駛飛行器開發(fā)出了一種飛行控制電子模塊，而飛行器的任務(wù)是在人類登上火星以前獲取它的地形地貌數(shù)據(jù)。他們的設(shè)計(jì)考慮包括了火星大氣層、能源采集、星際運(yùn)輸、光傳播延遲(通信)和高輻射環(huán)境問題等。

　　這是一項(xiàng)宏偉的計(jì)劃，該設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)決定首先開發(fā)出具備基本自動(dòng)駕駛儀功能的飛行器。接下來，他們實(shí)現(xiàn)了冗余傳感器功能，以展示系統(tǒng)容納冗余的能力，如圖1 和圖2 所示。

　　圖1火星任務(wù)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

　　圖2插到背板上的四種電路板。

　　當(dāng)他們對原型機(jī)進(jìn)行測試時(shí)，真正有趣的事情出現(xiàn)了。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對項(xiàng)目實(shí)施期間的6次實(shí)際飛行測試進(jìn)行了模擬。第一次，他們驗(yàn)證了伺服板能夠正確接收、處理信號，并發(fā)送了正確時(shí)序的脈沖。第二次測試，使用背板(請參見圖2)的三板測試卻過早地結(jié)束了。由此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)遙測技術(shù)漏洞。之后，他們又模擬了兩次飛行以測試自動(dòng)駕駛儀功能，最后又進(jìn)行了兩次測試來驗(yàn)證冗余傳感器的效果。

　　最終，這個(gè)小組設(shè)計(jì)和制作了固定翼無人駕駛飛行器的一整套航電硬件設(shè)備。設(shè)備采用模塊化設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)功能分布于四種不同的電路板上。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)給每塊電路板的固件編寫了代碼，并逐一測試，包括基本自動(dòng)駕駛儀算法和通用計(jì)算機(jī)板的定制實(shí)時(shí)內(nèi)核。

　　辛苦工作了一年的結(jié)果，很不錯(cuò)啊!利用模擬芯片，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為我們演示了系統(tǒng)的基本功能，這種系統(tǒng)在實(shí)際飛行環(huán)境下?lián)碛腥度哂嗟膫鞲衅鹘M，航電設(shè)備硬件則安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RC 機(jī)身(現(xiàn)貨，無需專門設(shè)計(jì))內(nèi)。飛行器成功地處理了來自每組傳感器的數(shù)據(jù)，并利用這種數(shù)據(jù)通過自動(dòng)駕駛儀讓飛行器保持固定的航向。