基于DSP的无人机数据采集系统的设计

（． １ 江苏海事职业技术学院 电气 工程 系，南京 ２ １ ７ ；２ 西北 工业大学 第３ ５ 究所，西安 ７ ０ ７ ） １１０ ． ６研 １ ０ ２
摘 要 ：在飞 行控制过程中需要采 用可靠性 好、速度快 、以及精度高的数据采 集系统来实现 对无人机 的实 时控 制。一般的数据采 集系统很难满足 以上要求。本文着重 阐述了基于Ｔ ３ ０ ２ １ 的 ＭＳ ２ Ｆ ８ ２ 某型无人机数据采集系统软件和硬件的实现过程。其中包括Ｄ Ｐ Ｓ 最小系统设计 、各种信号调理
本 系统 采用 Ｔ 公 司生 产 的双 路 低压 差 电源 稳 压 器 Ｉ
图 １ 系统 总 体 结 构
收 稿 日期 ：２ １－ ８ ２ ００ ０－ １
作者简介：周涛 （ ９ １ ），男，安 徽阜 南人 ，副教授 ，硕士 ，研究方 向为 自动控制 。 １６ 一
第３卷 ２ 第１期 １ ２ １ － １ 下 ） 【５ ００ １ （ ５】
机设 计 了以ＤＳ 为核 心控 制器 的数 据采 集 系统 ，用 Ｐ 来检 测 无 人 机 舵机 系 统 中 的舵 面 偏 转 角 、舵 机 驱 动器 的母线 电流 以及舵 机 周围环 境温 度参数 等 。
２１ ． ＤＳ 的选 择与 电源 的配置 Ｐ
本 文 选 用 美 国 德 州 仪 器 公 司 生 产 的
Ｃ Ｕ 通信 Ｐ
一
重 要 的 组 成 部 分 。 由于ＤＳ 在 系统 中要 承 担 大 量 Ｐ 的 实 时数 据 计 算 、在 其 Ｃ Ｕ内 部 ，部 件 的 频 繁 开 Ｐ
ห้องสมุดไป่ตู้
读转换结果
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关 转 换 会 使 系 统 功 耗 大 大 增 加 ， 所 以 没 有 一 个 良好 的 供 电 系统 很 难 保 证 系统 的 可 靠 ， 稳 定 。
１ 系统概述
从 无 人 机 传 感 器 过 来 的 模 拟 输 入 信 号通 过 含
有隔 离 、滤 波 、放 大 以及 各 种 保 护 功 能 的信 号调
理 单 元 后 送 入模 数 转 换 单 元 输 入 端 ， 由飞控 机 发 送控 制命令 字通知ＤＳ 选 择 某个模拟 通道进 行转换 ， Ｐ 然后 由ＤＳ 根据ＡＤ转换单 元的特点开启 模数转换 。 Ｐ ／ 当转 换结 束后 ，ＤＳ 读 取转 换结 果并 对其 进行数 字 Ｐ 平 滑 滤 波 ，最 后 再将 数 据 通 过ＣＡ Ｎ总 线上 传 给 飞
Ｄｏ ： ． ９ ９ Ｊ ］ｓ ． ０ ９ ０ ． ０ ．１ 下 ） ２ ｉ１ ３ ６／ ． ｎ １ ０ － １４ ２ １ １ （ ．１ ０ ｓ ３ ０
０ 引言
在 无 人 机设 计 中 ， 由于 受到 体 积 和重 量 等 的 限 制 ，所 有 的设 备 必 须 满 足 体积 小 、重 量 轻 、可 靠 性 高 以 及 电磁 兼 容 性 好 等 要 求 。 作 为无 人 机 的
电路、模数转换单元、与飞控机Ｃ Ｎ Ａ 通信 电路的设计等。分析了该系统在实现过程中需要解
决的一些问题其中包括 系统的体积 以及抗 干扰性等 。
关键词 ：Ｄ Ｐ； Ｓ 数据采集 ； 飞行控制 ；无人机 中图分类号 ：Ｔ ２ ２ Ｐ ０ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０－０ ３ （ ０ ｏ １ （ －０ ５ － ３ ９ １ ４ ２ １ ） 下） ０ ５ ０ ０ １
Ｊ飞
输入信号 ［ 二二 ＝ 二 ＝）
启动转换 ＼ —］ 。 广 —／
卜 ＼ 主控 Ｃ ｌ
４ ）内含 丰富 的 中断 源 ，能 够及 时 处理 各 种突 发 事 件 大 大 提 高 系 统 的可 靠 性 同时 也 便 于 以 后 系
统 的升级 。
ＤＳ 的 电 源 设 计 是ＤＳ 应 用 系 统 设 计 中一 个 Ｐ Ｐ
前 端处 理 部 件 ，数 据 采 集 系统 的性 能 直 接 关 系 到
无 人机 能 否高 质 量 完 成 飞 行 任务 ， 而其 可 靠 性 则
会 影 响 到无 人 机 的 生 存 能 力 ，一 般 的数 据 采 集 系 统很 难 满 足 以上 要 求 ｕ 。。因此 ，本 文 为 某型 无 人
Ｔ ３ ０ ２ １ 芯 片 作 为主 控 单 元 。它 具 有 以下 显 ＭＳ ２ Ｆ ８ ２
著优 点 ：
１ ）主 频 １ ０ ｚ３ 位 内核， 速 度很 好地 满 ５ ＭＨ ２ 运算
足 了新一 代飞 控机对 数据 处理 速度 的要 求 ； ２）片 上 集 成 ２ ６ Ｋ 字 节 的 闪 存 ，方 便 自启 ５ 动 ，无 需外部 扩展 ，从而大 大减小 了 系统 的尺寸 ； ３ ）内带 Ｕ Ｔ以及增 强的Ｃ ＡＲ ＡＮ 总线接 口，方 便 与 不 同上 位机 协 议通 信 的硬 件 设 计 ，本 系统 将 采 集好 的数 据通过 Ｃ Ｎ上 传给飞 控机 ； Ａ
、 匐 Ｉ 泣
Ｔ Ｓ ６ Ｄ３ ８ Ｐ ７ ７ ｌ ，它 一路 输 出３３ ．Ｖ供Ｉ ／ Ｏ 电源 ， 另一路输 出 １ Ｖ供 内核 电源 ， ． ８
控机 。为 了保 障在 宽范 围的温 度下也 能正 常工作 ， ＤＳ 要不 断检 测环境 温 度 ，当温度 不在 工作 范 围时 Ｐ 飞控机 作 出相应 的处理 。系统总体 结构如图 １ 所示 。
２ 硬 件 实现
数 据采 集 系统 的硬 件 电路包 括ＤＳ 主控 电路 、 Ｐ
串 口通信 电路 、Ａ Ｄ转 换 电路 以及信 号调理 电路 。 ／
劳Ｉ 勺 似 生
基于Ｄ Ｐ Ｓ 的无人机数据采集 系统的设计
Ｔｈｅ ｄｅｓ ｇｎ ｏ ｉ ｆ ＵＡＶ ｔ ｄａ ａ ａｃｑｕｉ ｔｏｎ ｓ ｓｉｉ ｙｓｔ ｅｍ ｈａｔｂａｓ ｔ ｅｄ ｏｎ ＤＳＰ
周 涛 ，季 明丽 ，李 赛辉
ＺＨＯ Ｕ Ｔ ０。Ｊ ｉｇ ｌ． Ｉ ａ ， ｌ ｎ －ｊ Ｌ － ｕ Ｍ 。 Ｓａｉ ｉ ｈ