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基于DSP/FPGA架构实现无人机控制系统

作　者: 颜华
导　师: 冯毅
学　校: 大连理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 飞行控制系统舵机串行通信 DSP FPGA
分类号: V249.122
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

无人机在军工以及民用方面都有着巨大的应用价值。近些年半导体产业的迅猛发展,为处于核心地位的飞行控制系统提供了良好的嵌入式解决方案。DSP在运算方面具有高速度和高精度的优势,FPGA易于实现外设逻辑资源扩展,以此为基础而设计的飞行控制系统具有广泛的应用前景。本文研究了一种基于DSP/FPGA架构设计的飞行控制开发平台。DSP用于运行数据处理、算法实现以及管理外设运行；FPGA为DSP提供串行外设扩展资源。论文详细介绍了FPGA运行所需要的辅助电路设计以及DSP控制板卡的接口应用,通过在FPGA上实现PICOBLAZE IP核、SPI模块和15个UART模块,完成外部设备与DSP之间高速稳定通信。作为无人机直接的执行机构,舵机的控制精度和灵活性决定着飞行控制系统的性能。论文以70LCX系列舵机为控制对象,采用全桥PWM电机驱动芯片DRV8402实现对DSP驱动信号功率匹配并直接驱动舵机运行。为构成反馈控制,对舵机参数进行采样,由DSP内部A/D模块采集、调理后的标准电压信号供DSP中程序读取并参与控制算法运算。论文最后讨论了直升机模型的建立以及PID控制原理,并在DSP中实现包括PWM信号的产生、A/D数据采集以及与FPGA扩展的外设资源数据传输的驱动程序编写,完成整个系统的数字闭环控制运行所必需的软硬件设计,为后续实验、测试以及系统的进一步完善打下基础。

基于DSP/FPGA架构实现无人机控制系统

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