CN211956181U - 一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机 - Google Patents
一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN211956181U CN211956181U CN202020901852.9U CN202020901852U CN211956181U CN 211956181 U CN211956181 U CN 211956181U CN 202020901852 U CN202020901852 U CN 202020901852U CN 211956181 U CN211956181 U CN 211956181U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- analog
- circuit
- powerpc
- digital
- fpga
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机,包括PowerPC模块、FPGA模块、ARM模块。PowerPC模块是飞控计算机的核心,负责飞行关键任务的运算,它是FPGA模块、ARM模块的枢纽。FPGA与PowerPC通过LocalBus总线连接,然后连接ST16C654芯片扩展4路TTL串口,连接SJA1000与TJA1050芯片扩展CAN接口;ARM处理器与PowerPC通过SPI总线连接,利用ARM丰富的外设,扩展了多路串口采集电路、数模转换电路、模数采集电路、回收控制电路、机载电压监测电路。所述回收控制电路,采用双余度控制电路,来自FPGA和ARM处理器的两路I/O控制输出端都连接到功率输出电路的输入端,控制光耦继电器的闭合。所述数模转换电路,其输出端连接到模数采集电路的输入端,通过电压回采检测数模转换电路的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机航电技术领域,具体涉及一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机。
背景技术
目前,随着无人机功能和任务的复杂化,无人机系统执行机构众多,而且搭载的航电设备、任务载荷也越来越丰富。这要求飞控计算机具有较多数量的串行接口、CAN接口、模数采集接口、数模转换接口,此外还有功率控制输出功能。随着无人机技术的发展,对飞控计算机的运算处理能力、可扩展性、体积和重量也提出了越来越高的要求。
目前飞控计算机主要有PowerPC体系计算机、DSP加接口芯片体系的计算机、ARM加接口芯片体系的计算机等。PowerPC内核运算能力强,能够运行嵌入式实时操作系统,然而接口扩展时严重依赖专用接口芯片;DSP芯片缺点明显,接口单一,扩展性差;ARM内核处理器外设丰富,然而浮点运算能力相对较差,不能满足飞机越来越复杂的运算要求。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处,本实用新型提出一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机,该装置综合利用了PowerPC强大的运算能力、FPGA可编程的优点以及ARM处理器自主运算能力与外设丰富的特点,接口资源丰富、运算处理性能强、具有很高的扩展性和灵活性。
技术方案
一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机,其特征在于包括PowerPC模块、FPGA模块、ARM模块,PowerPC处理器与FPGA通过LocalBus总线连接,通过FPAG连接串口扩展芯片ST16C654、独立CAN控制芯片SJA1000T、电平转换芯片74HCT245,实现串口的扩展、CAN的快速收发、I/O端口电平的逻辑转换;PowerPC处理器与ARM处理器通过SPI总线连接,以ARM处理器为核心,扩展了串口采集电路、数模转换电路、模数采集电路、回收控制电路、机载电压监测电路;PowerPC处理器负责向ARM处理器发送控制指令,并读取ARM处理器采集的信息。
所述的回收控制电路是3个功率输出电路,电路完全相同,负责开伞火头、开气囊火头、抛伞火头的开关控制;所述的回收控制电路采用双余度控制方式,来自FPGA和ARM处理器的两路I/O控制端都连接到功率输出电路的输入端;此外,功率输出端连接反向器,再连接到ARM处理器I/O输入端,从而形成电压值的反馈。
所述数模转换电路和模数转换电路,采用AD7951芯片和AD5725芯片分别进行12位数模转换和14位模数转换;在模数转换芯片AD7951的输入端连接多路模拟开关芯片ADG426,可进行16路模拟通道数据的采集;为了检测数模转换值DAC的正确性,将4路模数转换电路的输出端连接到ADG426多路开关的输入端,进行数模转换电压值的回采。
有益效果
本实用新型提出的一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机,PowerPC、FPGA、ARM芯片都具有独立的数据处理能力,该装置运算能力强。通过三个核心芯片的组合,增加了该装置的可扩展性、硬件接口资源,将处理任务分配给PowerPC和ARM处理器,减小了单核的负载,运算处理能力强。特点如下:
1、FPGA通过LocalBus总线连接PowerPC,搭建串口扩展电路和CAN总线收发电路,扩展4路串口,1路CAN接口,8路I/O输出接口。
2、ARM处理器通过SPI总线与PowerPC相连,利用ARM处理器外设丰富的特点,扩展多路串口、数模转换电路、模数转换电路、回收控制电路、机载电压检测电路。
3、针对关键的回收控制电路,采用双余度控制电路,来自FPGA和ARM处理器的两路I/O接口都连接到功率输出电路的输入端,两路I/O互相备份。此外,光耦继电器输出端连接反向器,反向器输出端连接到ARM处理器I/O输入端。该电路既有输入电压,又有输出电压的采集,形成反馈。
4、ARM处理器芯片为STM32,所述数模转换电路和模数采集电路利用STM32 FSMC总线连接,分别进行12位数模转换和14位模数转换。其中,四路数模转换电路的输出端连接到模数采集电路的输入端,进行数模转换值电压值的回采,检测数模转换值是否正确。
附图说明
图1本实用新型硬件结构框图
图2本实用新型回收控制电路图
图3本实用新型模数采集电路示意图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本实用新型作进一步描述:
本实用新型所采用的技术方案是:飞控计算机主要包括PowerPC模块、FPGA模块、ARM模块,PowerPC模块分别与FPGA模块、ARM模块相连。飞控计算机以PowerPC微处理器为核心,通过LocalBus总线连接FPGA,搭建串口扩展电路、CAN总线收发电路和高速I/O电平输出电路;利用ARM处理器的丰富外设进行串口、模数采集电路、数模转换电路、回收控制电路、机载电压检测电路的扩展。
所述PowerPC处理器通过LocalBus总线与FPGA相连,首先PowerPC 12个IO端口连接串口扩展芯片ST16C654,扩展成4个TTL串口通道;连接SJA1000T芯片和CAN收发芯片TJA1050,实现CAN总线数据的收发;连接八路收发器74HCT245,实现5V IO端口的输出。
所述PowerPC处理器通过SPI总线与ARM处理器直连,PowerPC处理器为主机,ARM处理器为从机。以ARM内核的微处理器为核心,利用其丰富的外设接口扩展多路串口、数模转换电路、模数转换电路、回收控制电路、机载电压检测电路。PowerPC处理器负责向ARM处理器发送控制指令,并读取ARM处理器采集的信息。
所述回收控制电路,是3个功率输出电路,电路完全相同,负责开伞火头、开气囊火头、抛伞火头的开关控制。为了提高该电路的可靠性,采用双余度控制方式,来自FPGA和ARM处理器的两路I/O控制端都连接到功率输出电路的输入端。此外,功率输出端连接反向器,再连接到ARM处理器I/O输入端,从而形成电压值的反馈。
所述数模转换电路和模数转换电路,采用常用的AD7951芯片和AD5725芯片分别进行12位数模转换和14位模数转换。由于两个芯片所用的GPIO引脚资源较多,采用STM32内部高速总线FSMC总线进行ARM内核与芯片之间的信息交互。在模数转换芯片AD7951的输入端连接多路模拟开关芯片ADG426,可进行16路模拟通道数据的采集。为了检测数模转换值(DAC)的正确性,将4路模数转换电路的输出端连接到ADG426多路开关的输入端,进行数模转换电压值的回采。
所述机载电压监测电路,主要通过运算放大器前端与后端阻值比例调节机载电网一路电压、二路电压,利用STM32自带的ADC外设采集调节后的电压值,完成对供电电压的实时监测。
本实用新型采用PowerPC与FPGA、ARM的组合架构,参见图1,PowerPC处理器与FPGA通过LocalBus总线连接,通过FPAG连接串口扩展芯片ST16C654、独立CAN控制芯片SJA1000T、电平转换芯片74HCT245,实现串口的扩展、CAN的快速收发、I/O端口电平的逻辑转换。PowerPC处理器与ARM处理器通过SPI总线连接,以ARM处理器为核心,扩展了串口采集电路、数模转换电路、模数采集电路、回收控制电路、机载电压监测电路。PowerPC处理器负责向ARM处理器发送控制指令,并读取ARM处理器采集的信息。
回收控制电路采用的是双余度控制电路,参见图2,来自FPGA和ARM处理器的两路I/O控制端都连接到功率输出电路的输入端。任一路控制电压为高电平时,三极管V1导通,5V电压经电阻R3、光耦继电器AQV252G输入端、三极管V1的集电极和发射极,最终汇到GND,形成闭合回路,导致继电器输出端闭合,1.2A恒流源与输出端POUT导通。同时为了检测POUT端的电压是否正常,连接反向器CD74HC4049PW,将PTEST连接ARM的IO输入端。如果检测PTEST等于0,则有电压输出。反之,则无电压输出。作为反馈输入,可以判断控制电路有无故障以及控制电压是否到达。
参见图3,模数采集电路选用16路模拟开关芯片ADG426和14位模数转换芯片AD7951,将STM32芯片的FSMC 4位地址总线连接到ADG426的地址端,进行16路模拟输入的译码片选,当模数转换芯片AD7951的转换控制端、读数据端、片选端都为低电平时,芯片开始转换模拟电压。当检测到EOC输出端电平为高电平时,14位数字量转换完成。通过STM32芯片FSMC的14位数据总线读取转换的结果。16路模拟输入包含4路数模转换电路输出的模拟值,通过对数模转换电压值的回采,检验数模转换电路的可靠性。
Claims (3)
1.一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机,其特征在于包括PowerPC模块、FPGA模块、ARM模块,PowerPC处理器与FPGA通过LocalBus总线连接,通过FPGA连接串口扩展芯片ST16C654、独立CAN控制芯片SJA1000T、电平转换芯片74HCT245,实现串口的扩展、CAN的快速收发、I/O端口电平的逻辑转换;PowerPC处理器与ARM处理器通过SPI总线连接,以ARM处理器为核心,扩展了串口采集电路、数模转换电路、模数采集电路、回收控制电路、机载电压监测电路;PowerPC处理器负责向ARM处理器发送控制指令,并读取ARM处理器采集的信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机,其特征在于:所述的回收控制电路是3个功率输出电路,电路完全相同,负责开伞火头、开气囊火头、抛伞火头的开关控制;所述的回收控制电路采用双余度控制方式,来自FPGA和ARM处理器的两路I/O控制端都连接到功率输出电路的输入端;此外,功率输出端连接反向器,再连接到ARM处理器I/O输入端,从而形成电压值的反馈。
3.根据权利要求1所述的一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机,其特征在于:所述数模转换电路和模数转换电路,采用AD7951芯片和AD5725芯片分别进行12位数模转换和14位模数转换;在模数转换芯片AD7951的输入端连接多路模拟开关芯片ADG426,可进行16路模拟通道数据的采集;为了检测数模转换值DAC的正确性,将4路模数转换电路的输出端连接到ADG426多路开关的输入端,进行数模转换电压值的回采。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202020901852.9U CN211956181U (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202020901852.9U CN211956181U (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN211956181U true CN211956181U (zh) | 2020-11-17 |
Family
ID=73172016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202020901852.9U Expired - Fee Related CN211956181U (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN211956181U (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113917879A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-11 | 西安微电子技术研究所 | 一种基于PowerPC的小型化、高可靠测发控系统及工作方法 |
-
2020
- 2020-05-26 CN CN202020901852.9U patent/CN211956181U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113917879A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-01-11 | 西安微电子技术研究所 | 一种基于PowerPC的小型化、高可靠测发控系统及工作方法 |
CN113917879B (zh) * | 2021-10-29 | 2023-05-16 | 西安微电子技术研究所 | 一种基于PowerPC的小型化、高可靠测发控系统及工作方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8677047B1 (en) | Serial/parallel ATA controller and converter | |
CN109613491B (zh) | 一种基于fpga的高速信号采集存储及回放系统 | |
CN211956181U (zh) | 一种基于PowerPC+FPGA+ARM架构的飞控计算机 | |
CN110471880B (zh) | 一种基于FPGA支持Label号筛选的ARINC429总线模块及其数据传输方法 | |
CN102096657B (zh) | 一种基于soc的微型信息处理模块 | |
CN211123712U (zh) | 一种适用于量子计算机监控领域的专用芯片 | |
CN108016604B (zh) | 一种襟翼控制系统中超控模态的控制方法 | |
CN104570793A (zh) | 一种飞行控制计算机模拟量单元的自检测方法 | |
CN104049554A (zh) | 一种基于fpga的多功能输入输出模块及输入输出方法 | |
CN111782566A (zh) | 基于PCIe的高频地波雷达多通道高速数据采集装置 | |
CN109582001A (zh) | 一种无人驾驶车辆的控制装置、系统和方法 | |
CN108563591B (zh) | 数据采集闪存读写方法及系统 | |
CN205193546U (zh) | 一种基于航模飞机的状态监控系统 | |
CN115729154B (zh) | 一种低成本运载火箭分离体落区控制电气系统 | |
CN102062863A (zh) | 一种卫星导航射频模块 | |
CN218068629U (zh) | 一种基于mcu单片机的信号采集器 | |
CN113204188B (zh) | 多模驱动的快响卫星开关指令系统及其设计与应用方法 | |
CN201293939Y (zh) | 一种高速数据采集系统 | |
CN209982493U (zh) | 多路话音数据切换电路 | |
CN206863541U (zh) | 一种靶机用安全任务控制器 | |
CN218099368U (zh) | 一种基于can总线的车载多通道电压采集卡 | |
CN206804302U (zh) | 一种汽车模拟通讯测试装置 | |
CN202126902U (zh) | 一种数字量可调电阻装置 | |
CN110442542A (zh) | 一种箭载计算机 | |
CN220961683U (zh) | 用于电池管理系统的测试装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20201117 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |