一种双核多旋翼飞行控制器制造技术

一种双核多旋翼飞行控制器系统，包括处理飞控核心程序数据的第一MCU和处理GPS导航数据的第二MCU，第一和第二MCU设于飞行控制器芯片上；第一MCU包括第一任务调度模块、姿态数据模块、气压计处理模块、电机模式切换控制模块、第一通讯处理模块、LED显示模块、检测电机、电池以及通讯状态的第一检测模块以及调用第一MCU硬件接口程序的第一BSP，第二MCU包括第二任务调度模块、空间姿态数据模块、与第一MCU和GPS控制模块进行通讯的第二通讯模块、检测电池和GPS状态的第二检测模块以及调用第二MCU接口程序的第二BSP；本发明专利技术提出的双核多旋翼飞行控制器系统，采用最较低配置的ARM MCU使飞行控制器拥有较高性价比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及飞行控制器领域，更具体地说，涉及一种双核多旋翼飞行控制器。
技术介绍
多旋翼飞行器控制器是近年来发展起来的一个集空气动力学、自动控制技术、无线传输技术、图像、数据处理、软件技术为一体的高科技产品，已经运用在军事领域例如鱼鹰飞行器以及专业的航拍领域。但市场数量最巨大的玩具级无人机，对产品价格、性能、功能较上述领域有更苛刻的要求，而同时对飞控的成本希望用业内最低的硬件配置来实现。随着飞控算法(姿态解算、飞行控制、图像处理等)理论、功能成熟，用户群体的广泛认同后，产品的性价比及实现方式就成为了市场上的焦点，然而理论的飞控姿态解算是基于非线性模型的扩展Kalman滤波器，完整的解算需要超过200MHZ时钟且具有浮点运算能力的Cortex M4，进行20维左右的浮点矩阵运算，对于玩具无人机来说，性价比较低。
技术实现思路
针对现有目前现有的玩具级的飞行控制器性价比低的问题，提出一种双核多旋翼飞行控制器，具有很好的性价比，既可以处理飞控数据，又可以处理好GPS数据。本专利技术上述技术问题这样解决，构造一种双核多旋翼飞行控制器，包括处理飞控核心程序数据的第一MCU(110)和处理GPS导航数据的第二MCU(120)，所述第一MCU(110)和第二MCU(120)设于飞行控制器芯片(100)上；所述第一MCU包括控制各个任务执行的第一任务调度模块(111)、姿态数据模块(1111)、读取气压值的气压计处理模块(1112)、控制电机各种控制模式切换的控制模块(1113)、处理通讯数据的第一通讯处理模块(1114)、LED显示模块(1115)、用于检测电机和电池以及通讯参数的第一检测模块(1116)，以及调用硬件接口程序的第一BSP(board support packet的缩写)；所述第二MCU(120)包括控制第二MCU(120)任务切换的第二任务调度模块(122)、处理空间姿态数据的空间姿态数据模块(1221)、与第一MCU进行通讯的第二通讯模块(1222)、检测电池状态的第二检测模块(1223)以及调用GPS接口程序的第二BSP(121)。所述第一任务调度模块通过对姿态数据模块、气压计处理模块、通讯模块、检测模块、LED显示模块以及控制模块的调用来势对多旋翼飞行器的控制；所述姿态数据模块包括用于处理气压计和陀螺仪数据的IIC数据读取模块、IIC数据写入模块，读取和校准加速度的加速计校准数据读取模块、读取和校准角速度的角速度校准数据读取模块以及融合校准后的角速度、加速度、磁力计以及气压计高度值的数据融合模块，数据融合模块对IIC数据读取模块、IIC数据写入模块、加速计校准数据读取模块、角速度校准数据读取模块的数据进行融合后，得到基于飞行器和地球坐标系的六维数据，与遥控器传来的目标数据结合，对飞行器进行控制。具体地，所述加速计校准数据读取模块首先根据存储的原始加速计值判断加速计值是否已经校准，若没有校准，则对加速计值校准后再存储。同样地，所述角速度校准数据读取模块首先根据已经存储的角速度原始值判断角速度值是否已经校准，若没有校准，则对角速度值校准后再存储。所述气压计处理模块包括温度、气压值读取模块以及对原始气压值进行校准、滤波的气压值处理模块，气压值处理模块首先根据存储的原始加速计值判断是地面初始值，若不是地面初始值，则对气压值值校准，然后对气压计进行滤波再存储。所述第一检测模块包括检测电池的电压状况的电池检测模块、检测电机的电压是否高于阈值的电机堵车检测模块以及检测通讯是否中断的2.4G检测模 块。所述第一MCU第一通讯模块的通讯任务主要有两路，一路是所述第一通讯模块通过所述第一BSP的第一Uart接口程序与摄像头控制模块进行数据通讯；另一路是所述第一通讯模块通过所述第一BSP的第一SPI接口程序接收遥控器数据、发送陀螺仪数据以及发送调试数据等。所述第一BSP包括处理气压计和陀螺仪数据的IIC接口程序、对电机进行控制的PWN接口程序、处理与GPS通讯数据的第一SPI接口程序、驱动照相机摄像头的Uart接口程序、驱动LED显示的GPIO接口程序以及检测第一MCU电池状态的第一ADC接口程序，所述LED显示包括GPS指示灯显示、2.4G指示灯显示以及底电能报警指示灯显示；所述第二MCU包括控制第二MCU任务切换的第二任务调度模块、处理空间姿态数据的空间姿态数据模块、与第一MCU进行通讯的第二通讯模块、检测电池状态的第二检测模块以及调用GPS接口程序的第二BSP。所述第二BSP包括检测电池状态的第二ADC接口程序、处理与第一MCU和其他通讯数据的第二SPI接口程序以及Uart接口程序； 所述第二任务调度模块通过调度第二通讯模块、第二检测模块以及空间姿态数据模块来实现对飞控板的GPS数据处理。所述空间姿态数据模块通过第二BSP的第二Uart接口程序和第二SPI接口程序处理GPS陀螺仪数据融合任务、控制器PID任务以及输出目标姿态角任务，并通过第二SPI接口程序与第一MCU进行通讯。 所述第二MCU120第二通讯模块的通讯任务主要有两路，一路是所述第二通讯模块通过所述第二BSP的第二Uart接口程序与GPS控制模块进行数据通讯；另一路是所述第二通讯模块通过所述第二BSP的第二SPI接口程序以及2.4G通信协议与第一MCU110进行通讯，例如2.4G数据的发送接收、GPS数据的发送等。实施本专利技术提出的双核多旋翼飞行控制器，可以采用最低配置的ARMMCU，成功地实现将单一处理器用两个低端的处理器替代，按功能平衡分配传感性数据读取、数据拟合，第一MCU、第二MCU均采用定点运算，简化 的数学计算单元缩减程序空间，减少处理时间，不依赖国外主流供应商，使飞行控制器拥有较高性价比。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是现有技术中飞控MCU工作流程示意图图2是本专利技术实施例中双MCU工作流程示意图图3是本专利技术实施例中飞行控制器功能示意图图4是本专利技术实施例中的姿态数据模块的组成示意图图5是本专利技术实施例中的气压值处理模块的组成示意图图6是本专利技术实施例中电机控制模式之间切换示意图图7是本专利技术实施例中第一MCU第一通讯模块的功能示意图图8是本专利技术实施例中第一检测模块的组成示意图图9是本专利技术实施例中第二MCU空间姿态数据模块处理任务示意图图10是本专利技术实施例中第二MCU第二通讯模块的功能示意图具体实施方式图1是现有技术中飞控MCU工作流程示意图，图2是本实施例中双MCU工作流程示意图，请参考图1-图2，现有技术中采用Cortex M4或高性能MCU统一读取各类传感器数据，然后进行数据拟合、角度控制、角速度控制后，最后控制马达控制，从而控制飞机。Cortex M4或高性能MCU内有高达180K byte，Flash Rom超过1M byte，因此此类飞控可以完全采用浮点计算，采取扩展卡尔曼等算法进行数据融合。但是，此类高性能MCU的供应商主要来自欧美，影响四旋翼飞机在低端市场的应用，本实施例中，将单一MCU用2个低端的MCU替代，按功能平衡分配传感性数据读取、数据拟合，功能图如图2：第二MCU读取GPS、气压计数据，同时与第一MCU采用硬件通讲接口，共享各类姿态数据，在此之上独立进行高度，、X、Y方向的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双核多旋翼飞行控制器，其特征在于，包括处理飞控核心程序数据的第一MCU(110)和处理GPS导航数据的第二MCU(120)，所述第一MCU(110)和第二MCU(120)设于飞行控制器芯片(100)上；所述第一MCU包括控制各个任务执行的第一任务调度模块(111)、姿态数据模块(1111)、读取气压值的气压计处理模块(1112)、控制电机各种控制模式切换的控制模块(1113)、处理通讯数据的第一通讯处理模块(1114)、LED显示模块(1115)、用于检测电机和电池以及通讯参数的第一检测模块(1116)，以及调用硬件接口程序的第一BSP(112)；所述第二MCU(120)包括控制第二MCU(120)任务切换的第二任务调度模块(122)、处理空间姿态数据的空间姿态数据模块(1221)、与第一MCU进行通讯的第二通讯模块(1222)、检测电池状态的第二检测模块(1223)以及调用GPS接口程序的第二BSP(121)。

【技术特征摘要】
1.一种双核多旋翼飞行控制器，其特征在于，包括处理飞控核心程序数据的第一MCU(110)和处理GPS导航数据的第二MCU(120)，所述第一MCU(110)和第二MCU(120)设于飞行控制器芯片(100)上；所述第一MCU包括控制各个任务执行的第一任务调度模块(111)、姿态数据模块(1111)、读取气压值的气压计处理模块(1112)、控制电机各种控制模式切换的控制模块(1113)、处理通讯数据的第一通讯处理模块(1114)、LED显示模块(1115)、用于检测电机和电池以及通讯参数的第一检测模块(1116)，以及调用硬件接口程序的第一BSP(112)；所述第二MCU(120)包括控制第二MCU(120)任务切换的第二任务调度模块(122)、处理空间姿态数据的空间姿态数据模块(1221)、与第一MCU进行通讯的第二通讯模块(1222)、检测电池状态的第二检测模块(1223)以及调用GPS接口程序的第二BSP(121)。2.根据权利要求1所述一种双核多旋翼飞行控制器，其特征在于，所述第一MCU(110)和第二MCU(120)固化在同一个飞行控制器芯片(100)上。3.根据权利要求2所述双核多旋翼飞行控制器，其特征在于，所述姿态数据模块(1111)包括用于处理气压计(102)和陀螺仪(101)数据的IIC数据读取模块(1111a)、IIC数据写入模块(1111b)，读取和校准加速度的加速计校准数据读取模块(1111c)、读取和校准角速度的角速度校准数据读取模块(1111d)以及融合校准后的角速度、加速度以及气压计高度值的数据融合模块(1111e)，数据融合模块(1111e)对IIC数据读取模块(1111a)、IIC数据写入模块(1111b)、加速计校准数据读取模块(1111c)、角速度校准数据读取模块(1111d)的数据进行融合后，得到基于飞行器和地球坐标系的六维数据，与遥控器传来的目标数据结合，对飞行器进行控制。4.根据权利要求2所述双核多旋翼飞行控制器，其特征在于，所述加速计校准数据读取模块(1111c)根据存储的原始加速计值对读取的加速计值校
\t准后再存储；所述角速度校准数据读取模块(1111d)根据存储的角速度原始值判断读取的角速度值对角速度值校准后再存储。5.根据权利要求2所述双核多旋翼飞行控制器，其特征在于，所述气压计处理模块(1112)包括温度、气压值读取模...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱才智，
申请(专利权)人：深圳蚁石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44