一种基于DE1—SOC的四轴飞行器系统设计

魏洋+梁伟

摘 要： 利用软硬件协同设计思想，本文设计了基于DE1-SOC的四轴飞行器系统。DE1-SOC是 Altera公司的一款高性能嵌入式微处理器，集成了 ARM Cortex-A9和 FPGA 的双核资源。在进行四轴飞行器系统设计时，对硬件平台和功能任务进行合理的规划，充分发挥DE1-SOC软硬件协同设计的优势。一方面利用 ARM 核执行灵活度较高的运算任务，包括飞行器飞控程序，飞行器的姿态解算和电机控制信号输出等 ；另一方面利用 FPGA 核实现基本逻辑和高速接口，包括遥控器信号解码、传感器数据接口以及电机控制等。为四轴飞行器的研发提出一种新思路。

關键词：FPGA 四轴飞行器

中图分类号：TP249 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）02-0285-01

一、飞行器系统硬件平台设计

整个四旋翼飞行器的飞控系统由集成控制中心 ARM 和逻辑中心 FPGA 的DE1-SOC组成。ARM、FPGA、存储器以及其他各种通信接口均连接在片内的总线上，其中 ARM是飞控系统浮点数计算与资源管理的处理系统（Processing system，PS），完成传感器数据滤波、四元数解算、姿态数据输出、PID 控制等任务 ；FPGA 是飞控系统外部数据接口的可编程逻辑（Programmable Logic，PL），将完成特定功能任务的模块进行 IP 核定制，并挂接在 AXI 总线上，完成传感器数据读取、遥控信号解码以及电调信号输出等任务，为系统的实时性控制提供有力保障。飞控平台有丰富的外设资源，IIC 模块用于姿态传感器的数据接口 ；核心模块由运算处理能力更强的ARM部分实现，包括飞控主程序模块与无线数据传输模块等；PL 与 PS 之间的信息传递通过高速总线实现。遥控器信号经解码后送到 PL 中，飞控系统根据解析出的遥控器指令对飞行姿态进行调整。……