一种基于ZYNQ7的飞行控制系统的制作方法

本发明属于飞行控制系统设计，具体涉及一种基于zynq7的飞行控制系统。

背景技术：

1、传统的飞行控制系统设计多为“dsp+fpga”架构，此架构的特点为利用fpga芯片的多通用i/o作为数据传输接口，并且fpga具有并发性特点，在挂载多从机的情况下具有较大的优势，但是fpga的运算能力和资源占用是一对矛盾体，故采用dsp作为信息处理中心，待fpga将数据采集传送至dsp进行飞行姿态解算，解算指令经过再由dsp送至伺服机构控制飞行姿态。整个控制过程是fpga芯片采集位置信息、4片单片机芯片采集角度传感器信息分别传送至dsp进行位置解算，产生控制信号输出给伺服机构，完成闭环控制。

2、现有的技术缺点主要表现在以下几方面：

3、（1）传统的飞行控制系统硬件电路方案为“dsp+fpga”架构，以此方案为基准，至少需要2片数字处理芯片、4片单片机芯片采集多种供电电路方案以及多种软件独立设计方案。系统分散、不易于后期软件维护；

4、（2）传统的多系统控制多采用4片单片机进行角度信息采集，1片dsp完成控制信号输出，1片fpga芯片完成位置信息采集，而且dsp和单片机指令输出为串行，数据流传输较慢、输出控制信号同步性不佳；

5、（3）多片芯片硬件方案设计中，硬件和软件结构分散，产品整机体积较大，不易于产品小型化设计，产品的重量控制难度大。因此，目前常用的飞行控制系统硬件电路方案存在成本高且后期维护难的问题。

6、因此，目前常用的飞行控制系统存在成本高、数据传输效率低以及软件后期维护难的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于zynq7的飞行控制系统，以解决目前常用的飞行控制系统存在成本高、数据传输效率低以及软件后期维护难的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一方面，本说明书提供一种基于zynq7的飞行控制系统，包括：ps端和pl端，ps端与pl端通过axi总线进行通信传输

4、pl端，包括伺服机构控制ip和接口ip；所述伺服机构ip与伺服机构连接；所述接口ip与外围设备连接；

5、接口ip，用于实现外围设备与ps端之间的通信传输；

6、伺服机构控制ip，用于采集伺服机构的信息数据并传输至ps端；

7、ps端，包括第一处理核和第二处理核，两个处理核之间通过核间通信实现数据交互；所述第一处理核与所述伺服机构控制ip连接；所述第二处理核与所述接口ip连接；

8、第一处理核，用于对接收的伺服机构的信息数据进行解算，产生飞行控制信号并通过pl端输出至伺服机构进行伺服控制；

9、第二处理核，用于接收外围设备的数据并产生输出至外围设备的数据。

10、基于上述技术方案，本说明书能够获得如下技术效果：

11、本系统集成了角度传感器采集、位置信息采集以及控制信号输出于一体，其中ps端与pl端之间的通信采用axi总线，较传统“dsp+fpga”架构采用的emif总线速度更快更稳定；系统的整个控制过程是zynq芯片的pl部分采集伺服机构的信息数据传送至zynq芯片的ps部分进行解算，产生飞行控制信号，然后通过pl部分输出给伺服机构，完成闭环控制；整个过程只需1块zynq芯片即可完成信息采集和飞行控制信号的输出，较传统“dsp+fpga”架构，具有更快的传输速度、更少的芯片使用量，更小的功耗，从而解决目前常用的飞行控制系统存在成本高、数据传输效率低以及软件后期维护难的问题。

技术特征：

1.一种基于zynq7的飞行控制系统，其特征在于，包括：ps端和pl端，ps端与pl端通过axi总线进行通信传输；

2.根据权利要求1所述的飞行控制系统，其特征在于，所述伺服机构控制ip与所述第一处理核通过第一axi线连接；所述接口ip与所述第二处理核通过第二axi线连接。

3.根据权利要求2所述的飞行控制系统，其特征在于，所述第二axi线包括axi通信协议，用于作为桥梁完成外围设备与第二处理核之间的数据传输；

4.根据权利要求3所述的飞行控制系统，其特征在于，每个通道均包含一组独立的valid信号和ready信号，其中valid信号由信息输入端产生，ready信号由信息接收端产生；当第二处理核判定5条通道的valid信号和ready信号均有效时，开始进行外围设备与第二处理核之间的数据传输。

5.根据权利要求4所述的飞行控制系统，其特征在于，所述valid信号和所述ready信号在其对应的时钟信号为上升沿时有效。

6.根据权利要求2所述的飞行控制系统，其特征在于，所述伺服机构控制ip包括pwm控制输出模块和spi采集模块；

7.根据权利要求1所述的飞行控制系统，其特征在于，所述接口ip包括1路维护端口和5路外部端口，维护端口通过维护tx线和维护rx线与外部设备的维护接口连接；每路外部端口均通过相应的tx线和rx线与外围设备的外部接口连接。

8.根据权利要求7所述的飞行控制系统，其特征在于，所述接口ip基于第二处理核生成的串口切换指令进行维护端口和外部端口的串口切换。

9.根据权利要求8所述的飞行控制系统，其特征在于，所述接口ip在接收到第二处理核输出的串口切换指令后，将工作模式调整为维护模式；所述接口ip在维护模式下，断开需要进行维护的外围设备的目标外部接口与接口ip的连接，并将维护接口的维护tx线和rx线连接到目标外部接口对应的外部端口上。

10.一种应用权利要求1-9任一项所述飞行控制系统的信息处理电路，其特征在于，包括：包含所述飞行控制系统的zynq7020处理器，以及与zynq7020处理器连接的ddr、falsh、jtag、晶振、信息处理电路电源模块、接口电路和伺服机构驱动电路；zynq7020处理器与接口电路通过rs422接口连接，实现多路外部串口通信；zynq7020处理器通过spi通信采集伺服机构驱动电路的角度数据信息，并输出pwm控制脉冲信号至伺服机构驱动电路进行伺服控制；ddr用于生成控制信号控制zynq7020处理器的读写功能；flash用于存储信息处理电路处理的数据；jtag用于对zynq7020处理器内的飞行控制系统进行软件设计；晶振用于为信息处理电路提供时钟信号；信息处理电路电源模块用于给信息处理电路供电。

技术总结本说明书公开了一种基于ZYNQ7的飞行控制系统，涉及飞行控制系统设计技术领域，包括PS端和PL端；PL端包括伺服机构控制IP和接口IP；接口IP，用于实现外围设备与PS端之间的通信传输；伺服机构控制IP，用于采集伺服机构的信息数据并传输至PS端；PS端，包括第一处理核和第二处理核；第一处理核，用于对接收的伺服机构的信息数据进行解算，产生飞行控制信号并通过PL端输出至伺服机构进行伺服控制；第二处理核，用于接收外围设备的数据并产生输出至外围设备的数据，以解决目前常用的飞行控制系统存在成本高、数据传输效率低以及软件后期维护难的问题。技术研发人员：王耀艺,甘志轩,李长洪,吴春梅,罗小秋受保护的技术使用者：贵州航天控制技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18