基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置，包括：信号处理板；设置于信号处理板上的现场可编程门阵列FPGA，FPGA与相连功能板通信，以获取并配置无人机的数字信号；以及设置于信号处理板上的图形处理器GPU，GPU嵌入式设置在信号处理板上，用于接收FPGA发送的数字信号，并根据FPGA发送的数字信号生成无人机的控制信号，以根据控制信号控制无人机执行对应指令。该装置可以作为无人机的主控设备，并将GPU运用到无人机的信号处理系统中，具有小型化、低功耗化、可靠性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置
本专利技术涉及信号处理
，特别涉及一种基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置。
技术介绍
近年来，随着无人机技术的逐渐成熟，应用范围逐渐扩大，在航空、国防等领域均有广泛的应用。优秀的滞空能力是无人机最重要的优势之一，使其对机载电子设备的功耗、体积、重量有严格的要求。同时无人机飞行期间易遇到强气流等恶劣天气状况，使其对机载电子设备的抗震性也有严格的要求。现有的信号处理板卡单板体积大、缓存容量小、功耗较高，难以适应现代军用无人机对体积、功耗、环境有苛刻要求的应用场合。现有技术提出一种基于嵌入式GPU的高速信号处理板，其信号处理和算法主要通过GPU来实现，并通过PCIeSwitch对接口进行扩展。此信号处理板的并行计算能力强，可使开发人员将精力集中在算法研究和实现上，但板卡上集成PCIeSwitch芯片和大型GPU，使得单板的功耗至少达50W，并且采用CPCI6U版型结构标准，使其体积大、抗震性差，无法应用于像无人机等对体积、功耗、环境有苛刻要求的应用场合，亟待解决。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置，具有小型化、低功耗化、可靠性高的优点。为达到上述目的，本专利技术的实施例提出了一种基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置，包括：信号处理板；设置于所述信号处理板上的现场可编程门阵列FPGA，所述FPGA与相连功能板通信，以获取并配置无人机的数字信号；以及设置于所述信号处理板上的图形处理器GPU，所述GPU嵌入式设置在所述信号处理板上，用于接收所述FPGA发送的数字信号，并根据所述FPGA发送的数字信号生成所述无人机的控制信号，以根据所述控制信号控制所述无人机执行对应指令。本专利技术实施例的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置，通过将卡板并联，使得该装置可以作为无人机的主控设备，并且将GPU运用到无人机的信号处理系统中，具有小型化、低功耗化、可靠性高的优点。另外，根据本专利技术上述实施例的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述FPGA通过PCIe接口与所述GPU相连，以进行数据传输。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述信号处理板基于FT232HQ实现USB到JTAG的转换，还用于：通过跳线配置模拟开关IN1和IN2引脚，选择连接CPLDJTAG链路或CPLD内部JTAG逻辑链路；通过CPLDJTAG链路实现CPLD代码的固化；通过CPLD内部逻辑实现多路JTAG链路的自动检测和串行连接，实现VPXP0接口JTAG链路、USB-JTAG链路和FPGA配置JTAG链路的使能、主/从判断和自动分配连接。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述信号处理板包括带有PCIe接口的以太网控制器，以实现一路百兆/千兆自适应以太网接口连接。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述GPU的USB0和USB1引出到所述无人机前面板USB侧立座上，用于连接入户如/输出设备。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述信号处理板包括1路支持RS-232电平标准的UART接口，用于所述GPU的调试、打印配置信息和进行系统串行通信，且通过排针引出。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述信号处理板包括微控制单元MCU，所述MCU包括外设资源和IO接口，通过结合所述GPU和复杂可编程逻辑器CPLD以实现IPMC功能子板和主控板的兼容。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括IPMB总线，所述IPMB总线采用I2C通信技术，定义在VPXP0连接器的四个单端信号SM0-SM3上，且支持热插拔功能，且包括专用I2C双向隔离缓冲器，以根据容性负载选择合适的上拉电阻，保证总线的驱动能力。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：计数器，用于计数；复位源，在所述无人机满足复位条件时，用于进行复位；供电装置，用于对所述信号处理板供电。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述GPU为NVIDIATegraK1处理器，含192个CUDA核心，以满足信号处理需求。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置的结构示意图；图2为根据本专利技术一个实施例的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置的结构示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置的功能原理示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置的USB-JTAG链路实现示意图；图5为根据本专利技术一个实施例的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置的以太网接口示意图；图6为根据本专利技术一个实施例的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置的USB接口连接示意图；图7为根据本专利技术一个实施例的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置的IPMC接口示意图；和图8为根据本专利技术一个实施例的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置的时钟系统设计图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。图1是本专利技术实施例的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置10，包括：信号处理板100、FPGA200和GPU300。其中，FPGA300设置于信号处理板上，FPGA300与相连功能板通信，以获取并配置无人机的数字信号；以及GPU200设置于信号处理板上的图形处理器GPU200，GPU200嵌入式设置在信号处理板100上，用于接收FPGA300发送的数字信号，并根据FPGA300发送的数字信号生成无人机的控制信号，以根据控制信号控制无人机执行对应指令。具体而言，在本专利技术的一个实施例中，FPGA300通过PCIe接口与GPU200相连，以进行数据传输。GPU200的USB0和USB1引出到无人机前面板USB侧立座上，用于连接入户如/输出设备。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，信号处理板100基于FT232HQ实现USB到JTAG的转换，还用于：通过跳线配置模拟开关IN1和IN2引脚，选择连接CPLDJTAG链路或CPLD内部JTAG逻辑链路；通过CPLDJTAG链路实现CPLD代码的固化；通过CPLD内部逻辑实现多路JTAG链路的自动检测和串行连接，实现VPXP0接口JTAG链路、USB-JTAG链路和FPGA300配置JTAG链路的使能、主/从判断和自动分配连接。信号处理板100包括带有PCIe接口的以太网控制器，以实现一路百兆/千兆自适应以太网接口连接。信号处理板100包括1路支持RS-232电平标准的UART接口，用于GPU200的调试、打印配置信息和进行系统串行通信，且通过排针引出。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括微控制单元MCU，MCU包括外设资源和IO接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置，其特征在于，包括：信号处理板；设置于所述信号处理板上的现场可编程门阵列FPGA，所述FPGA与相连功能板通信，以获取并配置无人机的数字信号；以及设置于所述信号处理板上的图形处理器GPU，所述GPU嵌入式设置在所述信号处理板上，用于接收所述FPGA发送的数字信号，并根据所述FPGA发送的数字信号生成所述无人机的控制信号，以根据所述控制信号控制所述无人机执行对应指令。

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置，其特征在于，包括：信号处理板；设置于所述信号处理板上的现场可编程门阵列FPGA，所述FPGA与相连功能板通信，以获取并配置无人机的数字信号；以及设置于所述信号处理板上的图形处理器GPU，所述GPU嵌入式设置在所述信号处理板上，用于接收所述FPGA发送的数字信号，并根据所述FPGA发送的数字信号生成所述无人机的控制信号，以根据所述控制信号控制所述无人机执行对应指令。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置，其特征在于，所述FPGA通过PCIe接口与所述GPU相连，以进行数据传输。3.根据权利要求1所述的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置，其特征在于，所述信号处理板基于FT232HQ实现USB到JTAG的转换，还用于：通过跳线配置模拟开关IN1和IN2引脚，选择连接CPLDJTAG链路或CPLD内部JTAG逻辑链路；通过CPLDJTAG链路实现CPLD代码的固化；通过CPLD内部逻辑实现多路JTAG链路的自动检测和串行连接，实现VPXP0接口JTAG链路、USB-JTAG链路和FPGA配置JTAG链路的使能、主/从判断和自动分配连接。4.根据权利要求1所述的基于嵌入式GPU的无人机通用信号处理装置，其特征在于，所述信号处理板包括带有PCIe接口的以太网控制器，以实现一路百兆/千兆自适应以太网接口连接。5.根据权利要求1所述的基于嵌入式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶青长，梁志恒，雷磊，毕翱翔，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11