[發明專利]一種異構多核無人機控制計算機

有效

• 申請號: 202010538073.1
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111694305B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 劉曙蓉;賈可輝;賈森;路海全;曲翕;余國強
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開了一種異構多核無人機控制計算機，包括三個CPU模塊、兩個MIO模塊、兩個圖像處理模塊以及電源變換模塊，CPU模塊通過單機內總線連接MIO和圖像處理模塊；CPU模塊、MIO模塊和圖像處理模塊均通過內部總線連接Flexray總線，同時通過Flexray總線外擴連接外部設備；三個CPU模塊之間通過CCDL進行數據和信息交換,電源變換模塊分別為CPU模塊和MIO模塊提供電源；本發明用異構多核以及多余度同步的計算機系統架構和模塊的設計實現了高性能的無人機控制計算機集中式管理，能實現基于異構多核的綜合數據處理、模擬量輸入輸出、數據量輸入輸出、串行總線的輸入輸出以及Flexray總線和硬線同步的同步方式的余度設計，實現飛行的自主控制，提升了無人機控制計算機的性能和可靠性。

技術領域

本發明屬于一體化控制計算機領域，具體涉及一種異構多核無人機控制計算機。

背景技術

目前無人機控制計算機的性能和可靠性的要求在不斷提升，現有無人機控制計算機的設計基于多余度設計思路，每個余度采用DSP+FPGA單核處理器設計，余度之間采用點對點的通訊鏈路完成數據通訊，這種設計方式使得控制計算機的處理性能有限，針對例如自主飛行控制等需要大數據量計算的應用，需要添加單獨的高性能處理模塊完成，造成整個數據流控制相對分散，不能在集中式處理平臺上進行統一的數據處理，降低系統的工作效率。另外，多余度之間的同步方法單一，一旦發生不能同步的故障，將造成系統不能正常工作。

發明內容

為了解決了現有技術中存在的問題，本發明公開了一種異構多核無人機控制計算機，采用異構多核以及異構余度同步設計方案，采用基于4核PPC、異構的DSP以及硬線同步/Flexray總線異構余度的同步設計的一種無人機控制計算機，其計算性能高，同步的可靠性高。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是，一種異構多核無人機控制計算機，包括三個CPU模塊、兩個MIO模塊、兩個圖像處理模塊以及電源變換模塊，CPU模塊通過單機內總線連接MIO和圖像處理模塊；CPU模塊、MIO模塊和圖像處理模塊均通過內部總線連接Flexray總線，同時通過Flexray總線外擴連接外部設備；三個CPU模塊之間通過CCDL進行數據和信息，交換電源變換模塊分別為CPU模塊和MIO模塊提供電源。

CPU模塊包括PPC模塊和FPGA模塊；FPGA模塊設有RS422接口和LVDS接口，RS422接口用于和外部通信，LVDS用于內部模塊通信，FPGA模塊與PPC模塊通過IFC總線連接，通過FPGA模塊實現CCDL總線的數據接收發送控制，FPGA模塊通過數據總線連接Flexray總線模塊，電源變換模塊為Flexray總線模塊以及PPC模塊提供電源。

PPC模塊設有以太網接口，所述以太網接口能用于傳輸調試接口信號，PPC模塊接有復位模塊。

MIO模塊包括處理器、FLASH以及SDRAM，MIO模塊通過FPGA模塊實現外部接口的數據轉換與控制、輸出通道的使能、自身的健康信息的采集處理以及FLEXARY接口時序控制，FPGA模塊通過RS422驅動和LVDS驅動實現系統的所有對外接口的管理和控制。

MIO模塊的包括DSP模塊和FPGA模塊，MIO模塊的FPGA通過SPI總線和DA器件連接；MIO模塊的FPGA和AD采集模塊通過并行總線連接。

MIO模塊設有用于地面調試用的邏輯信號接口。

CPU模塊和MIO之間通過高速串行LOCALBUS總線連接，CPU模塊和圖像處理模塊之間采用高速數據通道連接。

MIO模塊處理器DSP6713，主頻100MHz；CPU模塊處理器采用T1040PowerPC，主頻800MHz。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：