基于DSP的無人飛行器飛行控制系統設計

　　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級接收和發送FIFO。但仍然滿足不了飛控系統與多外設的通訊要求。因此， 系統選用異步串行接口擴展芯片SP2338， 方便地將DSP的SC I1擴為3個全雙工、波特率最高可達9600b / s的異步串行通信接口， 作為主控制器和專用的通信設備數據傳輸通道， 進行控制系統和地面的通信傳輸， 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 串口擴展框圖。

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

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

　　3. 3 存儲器擴展

　　F2812上包含128K16位的FLASH 存儲器。考慮到容量和速度， 所以必須對系統進行存儲器的擴展。采用一片ISSI 公司生產的64K 字大小的IS61LV6416 存儲芯片作為程序擴展存儲器。+ 3. 3V供電， 存取時間最大不超過12ns。不需要外加延時電路， 直接將其數據線、地址線分別和DSP的數據線、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

　　無人飛行器伺服機構的舵機由PWM (脈寬調制)信號控制， 利用占空比的變化， 由DSP產生的多路并行PWM 信號加上信號隔離驅動的舵機控制電路， 通過改變舵機的位置從而達到控制目的。

　　TMS320F2812集成了PWM 控制信號發生器，每個事件管理器能夠產生8 路PWM 輸出。由于TMS320F2812芯片輸出的PWM 高電平為+ 3. 3V，而舵機控制信號輸入PWM 脈寬調制信號的高電平需要+ 5V， 因此DSP輸出的脈寬調制信號的高電平需要經過電平轉換后才能驅動舵機工作。為了避免電機驅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， 阻斷電機驅動板卡對主控板卡的傳導干擾。

　　3. 5 復位、電源電路

　　在整個硬件設計中， 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轉換模塊得到。+ 5V 電壓通過集成穩壓模塊LM7805獲得?？紤]到本系統中還需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 電壓進行電平轉換， 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。

　　目標板上的所有電源都可以用一個5V 的穩壓模塊提供。

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