基于DSP的无人飞行器飞行控制系统设计

　　3. 2 串口通信

　　F2812处理器提供两个串行通信接口( SC I) ， 支持16级接收和发送FIFO。但仍然满足不了飞控系统与多外设的通讯要求。因此， 系统选用异步串行接口扩展芯片SP2338， 方便地将DSP的SC I1扩为3个全双工、波特率最高可达9600b / s的异步串行通信接口， 作为主控制器和专用的通信设备数据传输通道， 进行控制系统和地面的通信传输， SC I2 作为GPS与CPU 的通信通道。SP2338使用简单， 不需要底层软件支持， 上电即可工作。

图3 串口扩展框图。

　　串口扩展实现如图3， ADR I0、ADR I1是下行地址线， ADR I0， ADR I1= 00， 01， 10是分别对应子串口0， ，l 2; ADRO0， ADRO1 是上行地址线， ADRO0，ADRO1- 00， 01， 10 是分别对应子串口0， 1， 2。

　　F2812的I/O 口直接与SP2338 的地址线相连。发送数据时， DSP通过改变I/O 口的状态来改变下行地址， 选中特定的子串口; 接收数据时， DSP通过读取I/O 口的状态来判断数据具体来自哪一个子串口， 从而对读取到的数据做出相应的处理。因此可以提高系统效率、减低软件消耗。通过外加电平转换芯片就可以实现RS232， RS422， RS485通讯。

　　3. 3 存储器扩展

　　F2812上包含128K16位的FLASH 存储器。考虑到容量和速度， 所以必须对系统进行存储器的扩展。采用一片ISSI 公司生产的64K 字大小的IS61LV6416 存储芯片作为程序扩展存储器。+ 3. 3V供电， 存取时间最大不超过12ns。不需要外加延时电路， 直接将其数据线、地址线分别和DSP的数据线、地址线相连。并将DSP 的第51 引脚R /W与61LV6416 的片选信号CE引脚连接， DSP的读、写选通信号分别与61LV 6416的读、写选通信号相连。

　　3. 4 PWM 波输出

　　无人飞行器伺服机构的舵机由PWM (脉宽调制)信号控制， 利用占空比的变化， 由DSP产生的多路并行PWM 信号加上信号隔离驱动的舵机控制电路， 通过改变舵机的位置从而达到控制目的。

　　TMS320F2812集成了PWM 控制信号发生器，每个事件管理器能够产生8 路PWM 输出。由于TMS320F2812芯片输出的PWM 高电平为+ 3. 3V，而舵机控制信号输入PWM 脉宽调制信号的高电平需要+ 5V， 因此DSP输出的脉宽调制信号的高电平需要经过电平转换后才能驱动舵机工作。为了避免电机驱动板卡对主控板卡的干扰， 采用高速光耦隔离器件74LS245将PWM 信号隔离， 阻断电机驱动板卡对主控板卡的传导干扰。

　　3. 5 复位、电源电路

　　在整个硬件设计中， 主要用到的直流电源有+ 1. 8V、+ 3. 3V、+ 5V 和+ 12V。板上电源采用TI的TPS767D318， 通过5V 稳压电源， 提供DSP所需的1. 8V 电压和DSP及外围电路所需的3. 3V 电压。

　　所有信号与F2812连接时需考虑电平匹配问题， 通过加降压芯片的方式来解决。+ 12V 的直流电源由蓄电池提供， 其他直流电压可以通过DC /DC转换模块得到。+ 5V 电压通过集成稳压模块LM7805获得。考虑到本系统中还需1. 8V 和3. 3V 两种电压，所以选用了IDT公司的LM1117芯片对输入到DSP的5V 电压进行电平转换， 可使5V 输入电压降为1. 8V和3. 3V。LM1117 提供电流限制和热保护。

　　目标板上的所有电源都可以用一个5V 的稳压模块提供。

　　此外， 为了调试方便， 系统由T I 公司的TPS3307提供手动复位。复位信号经CPLD 译码后输出高、低两种电平， 对复位电平要求不同的元件分别复位。手动按钮和AT bus所有复位源都引入CPLD， 由CPLD 内建的R eset Log ic处理驱动， 再输出至复位目的地。