嵌入式系統應用-巴西上空的蜻蜓

巴西世界杯正在如火如荼的進行，各個國家隊為了取得好成績都在加緊訓練，然而在這樣的緊張氣氛下，法國隊的訓練場上卻發生了一件讓人哭笑不得的事情。一位球迷由于無法觀看比賽，于是操控一架無人飛行器飛到法國隊訓練場的上空進行偷拍。這件事被各大媒體爭相報道，并且還配上了推測的飛行器照片。這種飛行器被稱為四旋翼直升機，其典型特征是在十字形固定軸的四個頂點上有四個帶螺旋槳的電動機，可以像蜻蜓一樣在空中實現懸停、滾動、偏航和上下左右移動等動作。

相對于比例大小相近的傳統遙控直升飛機來說，四旋翼直升機有幾個優點。第一，四旋翼直升機不需要機械聯動裝置來改變螺旋槳轉動時的傾斜角度，這就簡化了設計和直升機的維護工作。第二，四個電機的配置方式能夠讓每個螺旋槳的直徑小于傳統遙控直升機的單一螺旋槳(不包括尾槳)，從而減少了飛行過程中產生的動能。這能夠讓直升機撞到其他物體時減少損傷。對于小型遙控飛行器來說，更小的螺旋槳直徑意味著近距離飛行更加安全。有些小型四旋翼直升機為螺旋槳增加了保護罩，使其能夠在更復雜的環境中飛行，同時降低了損壞周邊事物的危險。

四旋翼直升機實際上是一種由嵌入式系統控制的遙控飛行器。它的硬件系統包括機身和遙控器。機身主要部件有處理器、X-Y軸陀螺儀、Z軸陀螺儀、X-Y-Z軸加速度計、射頻通信模塊和四個電動機。軟件采用諸如uc/OS-II這樣的RTOS實時操作系統。在飛行過程中，CPU接收到的控器發出的飛行指令，同時會讀取陀螺儀和加速度計的測量結果，然后發出信號調整電動機的轉速，從而讓直升機按照操縱者的意愿飛行。

為了讓整個系統正常工作，處理器必須不斷地與周邊設備通信，以便收集數據和發出指令。在四旋翼直升機的方案中，陀螺儀的模擬信號輸出連接到處理器的模數轉換器，射頻通信模塊通過SPI總線連接到處理器，而三軸加速度計則通過IIC總線與處理器通信。這些通信功能都需要在開發過程中進行考慮。

英蓓特科技公司推出的FRDM-KL05Z(上)和FRDM-KL25Z(下)開發板基于Freescale的Kinetis L系列微控制器。Kinetis L系列微控制器采用ARM Cortex-M0+內核，具有高能效和高性能的特點，集成了SPI和IIC總線以及MMA8451Q三軸加速計和AD轉換器，完美的滿足了四旋翼直升機的開發要求。基于該系列微控制器的這兩個開發板體積小巧，非常適合于四旋翼直升機這樣對整體重量敏感的開發項目。另外，FRDM-KL05Z和FRDM-KL25Z開發板還提供了兼容Arduino的擴展接口，為更多附加功能的開發提供了最大的可能性。同時，英蓓特科技擁有專業的技術團隊和深厚的嵌入式開發經驗，能夠為設計人員提供完善的技術支持和軟件資源。有了硬件、軟件以及技術支持的保證，FRDM-KL05Z和FRDM-KL25Z開發板不僅適用于四旋翼直升機的開發，而且能夠滿足小型電氣、游戲配件、便攜式醫療設備、音頻系統、智能儀表、照明及電源控制等應用的需求。