一种察打一体无人机飞行控制系统多串口路由器技术方案

本发明专利技术涉及一种察打一体无人机飞行控制系统多串口路由器设计，包括：统一供电模块，核心处理器，SPI转四串口通讯芯片，TTL转232信号电平转换芯片，TTL转422信号电平转换芯片；根据外部传输信号的电平类型选择SPI转四串口的四个子串口的通讯电平类型，根据类型选择焊接TTL转232信号电平转换芯片或者是TTL转422信号电平转换芯片；核心处理器的三个子串口作为一个TTL电平串口备份串口和两个232通讯电平备份串口预留；核心处理器根据确定了作为接收端的一或多串口接收外设传递的信息进行整合发给确定作为发送端的一或多串口传递给其他的外设，实现一转多、多转一通讯的传输机制。本发明专利技术可作为无人机机上或者地面多设备之间通讯的传输中驱。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种察打一体无人机飞行控制系统多串口路由器，可为日益广泛的无人机机载设备提供与地面设备之间相互独立的可靠通信支持。
技术介绍
无人机作为一种新型的航空器，为抗冲击抗过载设计、增加航时和航程、提高起飞降落灵活性、提高飞行控制机动性、降低成本和风险等提供了可能性，随着它在各种领域的应用推广，比如一种察打一体无人机，机载设备也在不断增加，同时不同的机载设备除了机上通讯，还需要与地面设备进行相互通讯，比如差分GPS的基站和运动站，机上飞控系统与地面站控制系统等等。有限化的措施一般各自采取独立电台通讯的工作方式，机上设备之间配有各自独立的信号电平转换模块，机上设备与地面设备之间通讯，一对设备之间配有一对电台通讯，而在无人机的作业需求和精度要求日益增高的同时，这些辅助设备的增加便给无人机的“小、快、灵”特点带来了反作用，设备的通讯检查也很繁琐。本专利技术基于无人机便携式工作的特点，提出一种无人机飞行控制系统多串口通讯路由器设计，它可以解决机上设备之间或者与地面设备之间的通讯问题，同时设计上采用了体积最小，功能集全的原则，可以满足不同信号电平转换与通讯的需求，大大降低了无人机辅助设备的质量。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：在无人机机上设备与地面设备通讯需求日益增加的同时，提供一种体积小，重量轻，使用方便的无人机系统多串口通讯路由器，可以使得机上设备相互通信或者机上设备统一集成一路电台与地面设备相互通信，再由地面相同模块进行信息分解给各自独立模块。本专利技术的技术解决方案：一种察打一体无人机飞行控制系统多串口路由器，包括：统一供电模块、核心处理器、SPI转四串口通讯芯片、三个TTL转232信号电平转换芯片和两个TTL转422信号电平转换芯片；统一供电模块给各芯片供电；核心处理器通过SPI接口连接SPI转四串口通讯芯片，核心处理器根据外部传输信号的电平类型选择SPI转四串口的四个子串口的通讯电平类型，根据类型选择连接两个TTL转232信号电平转换芯片或者两个TTL转422信号电平转换芯片；核心处理器的三个子串口作为一个TTL电平串口备份串口和两个232通讯电平备份串口预留，USART2和USART3连接第三个TTL转232信号电平转换芯片；核心处理器通过本身三个串口和SPI转换的四个子串口和外部设备进行全双工通讯连接，当多个无人机机上外部设备需要跟地面设备进行双向通讯时(通讯设备数不能超过串口总数)，机上外设根据本身的信号电平类型选择对应电平接口通过电平转换芯片将信号信息传递给核心处理器统一处理，整合成一路信号通过链路传递给地面通讯终端，地面相同的通讯路由模块通过对应的串口接受这一路整合信息传递给核心处理器进行信息分割处理通过对应接口传递给各个对应的地面外部设备；当地面设备需要给无人机机上外部设备传递信息时，地面多个设备通过地面的串口通讯路由模块相对应的接口向机上外设传递信息经过核心处理器统一处理整合通过链路传递给机上相同的串口通讯路由模块，机上通讯路由模块进行信息分割处理通过对应接口传递给各个对应的机上外部设备，从而实现无人机上与地面多设备之间的独立通讯。所述统一供电模块将输入电源5V转3V3输出统一供电，所选的需要供电的工作芯片均是3V3正常工作电压，节省供电部分元件所占的空间。所述核心处理器在相同的封装下要求存储空间更大，处理数据余地较足，核心处理器本身三个子串口作为一个固定TTL电平串口备份串口和两个固定232通讯电平备份串口预留，SPI接口通过SPI转四串口通讯芯片3增加了四个串口，并且具备信号电平的可选择性，即可选择232电平输出或者422电平输出；核心处理器硬件上有七个串口，实现一转多，多转一以及多转多的串口工作方式的任意分配。所述SPI转多串口通讯芯片工作模式和子串口工作模式由软件进行设置，功耗低，具备多种掉电操作，外部控制少，应用灵活，编程使用简单，可实现四串口同时全双工工作模式。为了节省体积，电平转换芯片选择多路集成的封装体积小的芯片，TTL转232电平转换芯片是两路集成收发一体，TTL转422电平转换芯片一个是四路收一体，一个是四路发一体，达到封装体积小的目标。所述核心处理器根据外部传输信号的电平类型选择SPI转四串口的四个子串口的通讯电平类型时，首先选择232电平，当需要422电平时，在不拆卸元器件，即两个TTL转232信号电平转换芯片的基础上直接焊接两个TTL转422信号电平转换芯片，采用预留八个零欧姆电阻直连TTL转232信号收发通道的设计达到方便快捷改换422输入输出操作的目的。当多个无人机机上外部设备需要跟地面设备进行双向通讯时，通讯设备数不能超过串口总数。本专利技术的优点在于体积小，用户使用快捷方便，串口分配灵活多样，通讯信号电平类型多样，可满足机上相互通讯，同时机上设备与地面设备通讯的信号传输中驱需求，功率小，大大减轻无人机的搭载重量并提供可靠的通讯传输。附图说明图1为本专利技术硬件设计模块的连接示意图；图2为本专利技术硬件设计的各模块芯片的数字相对应的示例芯片演示图；图3为本专利技术串口工作方式分配的示意图；图4本专利技术示例的软件工作流程示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的一种察打一体无人机飞行控制系统多串口路由器，包括：统一供电模块1，核心处理器2，SPI转四串口通讯芯片3，TTL转232信号电平转换芯片4、5、8，TTL转422信号电平转换芯片6、7；统一供电模块1给其他芯片提供3V3统一正常工作电压，核心处理器2本身其中的一个串口(以下称“串口a”)，直连外部通道作为TTL信号电平预留；核心处理器2本身另外两个串口(以下称“串口b、c”)，固定连接232信号电平转换芯片4，输出232信号电平；核心处理器2通过SPI总线连接SPI转四串口通讯芯片3增加四个串口(以下称“串口d、e、f、g”)，根据外设信息的信号情况，灵活选择连接232信号电平转换芯片5、8或者TTL转422信号电平转换芯片6、7，输入输出是232电平或者422电平。上述硬件上的设计可满足串口a～g全双工工作模式，相互之间可以通讯，硬件上可满足三种电平信号的输入输出需求，TTL电平信号有一路，232电平信号至少两路，最多六路，422电平信号最多四路。芯片选择上保持的原则是“封装体积小，芯片数量少，存储空间足”的原则，所有的功能芯片包括核心处理器2，SPI转四串口通讯芯片3，TTL转232信号电平转换芯片4、5、8以及TTL转422信号电平转换芯片6、7都是同功能类型芯片中封装最小的，同时保证了核心处理器2的足够存储空间，TTL转232信号电平转换芯片4、5、8和TTL转422信号电平转换芯片6、7的多路信号集成特性，一个同样大小的芯片负责多路信号的电平转换，芯片类型可选择图二的列举。综上所述的硬件方案设计确保了多串口路由器模块小巧便携使用方便的特性。根据图3所示，分配好各个串口的收发工作方式，首先根据外部设备信号电平的类型选择对应电平的接口，TTL电平选择串口a，232电平选择性地选择串口b～g，422电平选择性地选择d～g，这里当需要422电平接口时在已经焊接232电平转换模块4、5、8的情况下，可选择零欧姆电阻短接232电平转换输入输出端，焊接422电平转换模块6、7，如图2中的(9)所示。核心处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种察打一体无人机飞行控制系统多串口路由器，其特征在于：包括统一供电模块、核心处理器、SPI转四串口通讯芯片、三个TTL转232信号电平转换芯片和两个TTL转422信号电平转换芯片；统一供电模块给各芯片供电；核心处理器通过SPI接口连接SPI转四串口通讯芯片，核心处理器根据外部传输信号的电平类型选择SPI转四串口的四个子串口的通讯电平类型，根据类型选择连接两个TTL转232信号电平转换芯片或者两个TTL转422信号电平转换芯片；核心处理器的三个子串口作为一个TTL电平串口备份串口和两个232通讯电平备份串口预留，USART2和USART3连接第三个TTL转232信号电平转换芯片；核心处理器通过本身三个串口和SPI转换的四个子串口和外部设备进行全双工通讯连接，当多个无人机机上外部设备需要跟地面设备进行双向通讯时，无人机上外设根据本身的信号电平类型选择对应电平接口通过电平转换芯片将信号信息传递给核心处理器统一处理，整合成一路信号通过链路传递给地面通讯终端，地面相同的通讯路由模块通过对应的串口接受这一路整合信息传递给核心处理器进行信息分割处理通过对应接口传递给各个对应的地面外部设备；当地面设备需要给无人机机上外部设备传递信息时，地面多个设备通过地面的串口通讯路由模块相对应的接口向机上外设传递信息经过核心处理器统一处理整合通过链路传递给机上相同的串口通讯路由模块，机上通讯路由模块进行信息分割处理通过对应接口传递给各个对应的机上外部设备，从而实现无人机上与地面多设备之间的独立通讯。...

【技术特征摘要】
1.一种察打一体无人机飞行控制系统多串口路由器，其特征在于：包括统一供电模块、核心处理器、SPI转四串口通讯芯片、三个TTL转232信号电平转换芯片和两个TTL转422信号电平转换芯片；统一供电模块给各芯片供电；核心处理器通过SPI接口连接SPI转四串口通讯芯片，核心处理器根据外部传输信号的电平类型选择SPI转四串口的四个子串口的通讯电平类型，根据类型选择连接两个TTL转232信号电平转换芯片或者两个TTL转422信号电平转换芯片；核心处理器的三个子串口作为一个TTL电平串口备份串口和两个232通讯电平备份串口预留，USART2和USART3连接第三个TTL转232信号电平转换芯片；核心处理器通过本身三个串口和SPI转换的四个子串口和外部设备进行全双工通讯连接，当多个无人机机上外部设备需要跟地面设备进行双向通讯时，无人机上外设根据本身的信号电平类型选择对应电平接口通过电平转换芯片将信号信息传递给核心处理器统一处理，整合成一路信号通过链路传递给地面通讯终端，地面相同的通讯路由模块通过对应的串口接受这一路整合信息传递给核心处理器进行信息分割处理通过对应接口传递给各个对应的地面外部设备；当地面设备需要给无人机机上外部设备传递信息时，地面多个设备通过地面的串口通讯路由模块相对应的接口向机上外设传递信息经过核心处理器统一处理整合通过链路传递给机上相同的串口通讯路由模块，机上通讯路由模块进行信息分割处理通过对应接口传递给各个对应的机上外部设备，从而实现无人机上与地面多设备之间的独立通讯。2.根据权利要求1所述察打一体无人机飞行控制系统多串口路由器，其特征在于：所述统一供电模块将输入电源5V转3V3输出统一供电，所选的需要供电的工作芯片均是3V3正...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨百川，盛蔚，刘志彬，
申请(专利权)人：杨百川，
类型：发明
国别省市：北京;11