Xscale+FPGA微小型飞行器控制系统硬件设计

"基于XScale与FPGA的微小型飞行器控制系统硬件设计" 本文主要探讨了在微小型飞行器（Micro-Aerial Vehicles, MAVs）领域中，如何利用XScale微处理器和Field-Programmable Gate Array (FPGA) 设计一种高效的控制系统的硬件结构。XScale是Intel公司开发的一种基于ARM架构的低功耗处理器，适用于嵌入式系统，而FPGA则因其可编程性和并行处理能力，常被用于实时信号处理和定制逻辑功能。 该控制系统采用双芯片设计，XScale处理器负责执行导航算法和控制算法，处理复杂的计算任务，如飞行路径规划、姿态控制等。而FPGA则专注于处理来自飞行器传感器的外部信号，例如来自陀螺仪、加速度计、磁力计等的数据，这些数据对于实时监控飞行状态至关重要。通过FPGA，可以实现高速并行处理，提高系统的响应速度。 系统选择了嵌入式Linux作为软件平台，Linux提供了丰富的开发环境和稳定的操作系统内核。设计中，开发者完成了Bootloader的设计，这是操作系统启动的关键部分，确保系统能够正确加载和运行。此外，他们还对嵌入式Linux进行了裁剪，以适应微小型飞行器的有限资源需求，只保留必要的服务和库。 在FPGA方面，设计者编写了设备驱动程序，使得FPGA能与Linux内核进行有效通信，从而读取和处理传感器数据。为了实现A/D采样，即模拟信号到数字信号的转换，他们还设计了专门的硬件电路，并使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）对这些电路进行了软件化描述，这有助于在FPGA上快速实现和验证。 实验结果显示，这种结合XScale和FPGA的硬件设计方案具有较高的集成度，意味着系统组件紧凑且高效。同时，由于FPGA的实时处理能力，整个控制系统的实时性得到了显著提升，这对于保证MAV的稳定飞行和精确控制至关重要。 关键词涉及的技术点包括：XScale处理器、微小型飞行器、嵌入式Linux以及飞行控制系统。这篇文章的贡献在于提供了一个实用的、高性能的硬件解决方案，适用于微小型飞行器的复杂控制需求，对于MAV领域的研究和开发具有重要的参考价值。