基于MPC8280的飛行控制計算機(jī)CPU單元設(shè)計.pdf

1、飛行控制系統(tǒng)是無人機(jī)必不可少的組成部分，而飛行控制計算機(jī)則是系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵部件。本文根據(jù)樣例飛行控制計算機(jī)的需求，研究提高其性能的關(guān)鍵技術(shù)：設(shè)計 MPC8280為核心的CPU單元板卡；以FlexRay作為計算機(jī)內(nèi)部總線，構(gòu)成新型樣例飛行控制計算機(jī)。在此基礎(chǔ)上，移植升級樣例飛行控制計算機(jī)軟件，通過單項性能試驗和半物理飛行仿真試驗，驗證所設(shè)計CPU單元方案的正確性和關(guān)鍵性能指標(biāo)。
　　首先，研究分析國內(nèi)外分布式余度飛行控制計算機(jī)的研

2、究現(xiàn)狀，通過分析和比較國內(nèi)外主要無人機(jī)飛行控制計算機(jī)的特點(diǎn)，確定了本文所要研究的樣例飛行控制計算機(jī)的結(jié)構(gòu)和軟硬件設(shè)計方案。針對運(yùn)算性能不足的問題，采用高性能微控制器作為CPU單元核心；為解決總線負(fù)載率過高的問題，探索FlexRay高層協(xié)議的改進(jìn)措施。
　　其次，根據(jù)飛行控制需求，開展CPU單元的硬件與接口邏輯設(shè)計研究。通過對任務(wù)以及余度管理的復(fù)雜程度、功耗和性能等特性分析，進(jìn)行了中央處理器選型設(shè)計。參照已有樣例飛行控制計算機(jī)，完成

3、了高性能CPU單元板卡硬件設(shè)計，主要包括：板卡結(jié)構(gòu)、處理器資源分配、電源模塊、接口邏輯和總線電路設(shè)計等。
　　再次，開展外圍設(shè)備驅(qū)動程序和FlexRay高層協(xié)議改進(jìn)設(shè)計。完成了VxWorks操作系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下的CAN總線驅(qū)動程序設(shè)計，以及無操作系統(tǒng)時的板級初始化和全部外圍設(shè)備的驅(qū)動程序設(shè)計。根據(jù)MFR4310內(nèi)部資源的特點(diǎn)，針對原來FlexRay總線高層協(xié)議的缺陷，設(shè)計了改進(jìn)方案。
　　最后，為了驗證設(shè)計方案的正確性，分析C