TI 工程師分享參與設計競賽中的收獲

最近，我有幸參與了TI 2011Engibous設計大賽的評審工作。TI 此舉的目的是激發大學生拿出優異的作品來參加Engibous設計大賽，同時我們也在尋找優秀的模擬和微控制器/處理器設計。然而，讓這個項目得以實施的真正英雄是廣大學生、教授、主辦者、顧問和各個部門。作為比賽的評委，我要了解研究、規劃、設計/模擬、制造、原型機和測試等階段。

　　我一共評審了21 份決賽報告。評審期間，我看了很多的設計項目，也了解了這些項目的實現過程。這些設計都詳細地說明了電路圖、布局和固件代碼。許多設計都運用了多學科知識，例如：組織學、項目可行性研究、電子學、機械學、固件/軟件以及PC GUI 等。

　　最終，得克薩斯州休斯頓萊斯大學的參賽隊摘得了Engibous設計大賽的桂冠。這支參賽隊選擇火星作為其下一個研究領域。獲勝的這個設計團隊(“電動貓頭鷹”)為全自主無人駕駛飛行器開發出了一種飛行控制電子模塊，而飛行器的任務是在人類登上火星以前獲取它的地形地貌數據。他們的設計考慮包括了火星大氣層、能源采集、星際運輸、光傳播延遲(通信)和高輻射環境問題等。

　　這是一項宏偉的計劃，該設計團隊決定首先開發出具備基本自動駕駛儀功能的飛行器。接下來，他們實現了冗余傳感器功能，以展示系統容納冗余的能力，如圖1 和圖2 所示。

　　圖1火星任務系統的系統結構圖。

　　圖2插到背板上的四種電路板。

　　當他們對原型機進行測試時，真正有趣的事情出現了。設計團隊對項目實施期間的6次實際飛行測試進行了模擬。第一次，他們驗證了伺服板能夠正確接收、處理信號，并發送了正確時序的脈沖。第二次測試，使用背板(請參見圖2)的三板測試卻過早地結束了。由此，設計團隊發現了一個遙測技術漏洞。之后，他們又模擬了兩次飛行以測試自動駕駛儀功能，最后又進行了兩次測試來驗證冗余傳感器的效果。

　　最終，這個小組設計和制作了固定翼無人駕駛飛行器的一整套航電硬件設備。設備采用模塊化設計，將系統功能分布于四種不同的電路板上。設計團隊給每塊電路板的固件編寫了代碼，并逐一測試，包括基本自動駕駛儀算法和通用計算機板的定制實時內核。

　　辛苦工作了一年的結果，很不錯啊!利用模擬芯片，設計團隊為我們演示了系統的基本功能，這種系統在實際飛行環境下擁有三倍冗余的傳感器組，航電設備硬件則安裝在一個標準的RC 機身(現貨，無需專門設計)內。飛行器成功地處理了來自每組傳感器的數據，并利用這種數據通過自動駕駛儀讓飛行器保持固定的航向。