基于A(yíng)RM的嵌入式航空拖靶高度控制器設計
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2 控制器軟硬件設計
高度控制器的設計主要包括3個(gè)部分的內容：高度控制計算機控制律解算主板的設計、高度控制計算機舵機驅動(dòng)控制板的設計、傳感器與執行機構的選型及配置設計。其中，控制律解算主板是整個(gè)系統的核心，因此，全系統的設計也是圍繞這個(gè)核心進(jìn)行的。
2．1 控制律解算主板
(1)硬件設計。高度控制律解算板主要功能是在收到開(kāi)高控指令時(shí)，對接收到的無(wú)線(xiàn)電高度表信號和采集到的加速度計信號以及設定的飛行高度值按照控制律實(shí)時(shí)解算出升降翼偏轉角(周期為20 ms)，并變換成相應的PWM占空比送給舵機驅動(dòng)控制板實(shí)現對升降翼偏轉角控制；同時(shí)還具有裝定拖靶定高飛行高度值、對無(wú)線(xiàn)電高度表輸出進(jìn)行調零、對加速度計輸出進(jìn)行調零和比例調整、對升降翼偏轉角進(jìn)行調零和比例調整、接收遙控遙測分系統開(kāi)／關(guān)高控指令和向其實(shí)時(shí)傳送拖靶狀態(tài)參數等功能?？刂坡山馑阒靼宀捎?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/基于">基于ARM7的嵌入式微處理器設計。高度控制律解算板的原理框圖如圖3所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/162239.htm
這里所選用的中央處理器是ARM7TDMI-S體系結構的32位微處理器芯片LPC2124。該處理器集成有16 KB的內部RAM和128 KB的內部FLASH存儲器，這些資源能夠滿(mǎn)足μC／OS-Ⅱ嵌入式實(shí)時(shí)操作系統的運行要求。除此之外還集成有2路UART串口、4路10位A／D轉換器、1個(gè)I2C接口、2個(gè)SPI接口、6路PWM輸出以及多路通用I／O口，分別用于與地面調參器通信進(jìn)行高度裝定及其他參數的校正、與雷達高度表通信以獲取高度值、對加速度計輸出進(jìn)行AD采樣、與小容量的E2PROM芯片進(jìn)行數據讀／寫(xiě)以修改和保存設置的參數、控制舵機工作等功能。選用該芯片可以極大地簡(jiǎn)化外圍電路的設計，縮小電路板尺寸，提高系統運行的可靠性。
(2)軟件設計。高度控制律解算板中的應用程序是運行在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統μC／OS-Ⅱ下，該系統具有可移植、裁剪、源代碼公開(kāi)、多任務(wù)和基于優(yōu)先級的搶占式任務(wù)調度等特點(diǎn)，實(shí)時(shí)性好，可靠性高。應用程序分解為任務(wù)優(yōu)先級不同的6個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)都是一個(gè)無(wú)限循環(huán)程序，任務(wù)間通過(guò)信號量、郵箱或者其他事件來(lái)傳遞。按任務(wù)優(yōu)先級依次遞減分別是主任務(wù)(目標板初始化和建立其他任務(wù)，任務(wù)優(yōu)先級最高)、串口0接收數據任務(wù)、串口1接收數據任務(wù)、執行定高指令任務(wù)、慢速數據采樣任務(wù)、串口0發(fā)送數據任務(wù)。
應用程序首先運行主任務(wù)(見(jiàn)圖4)，在執行延時(shí)20 ms等待操作時(shí)操作系統自動(dòng)執行較低任務(wù)優(yōu)先級的任務(wù)，在這里即為串口0接收數據任務(wù)，這個(gè)任務(wù)的功能是接收遙控／遙測分系統發(fā)送來(lái)的指令數據或者是調參器發(fā)送來(lái)的其他指令，當接收到開(kāi)高控指令時(shí)則設置開(kāi)高控標志位，在沒(méi)有繼續收到數據時(shí)則執行較低任務(wù)優(yōu)先級的任務(wù)，即串口1接收數據任務(wù)，這是接收無(wú)線(xiàn)電高度表發(fā)送來(lái)的高度值并更新相應的高度全局變量。執行定高指令任務(wù)(見(jiàn)圖5)是由主任務(wù)通過(guò)發(fā)送開(kāi)高控信號量來(lái)啟動(dòng)的，當串口0接收數據任務(wù)設置了開(kāi)高控標志位后，主任務(wù)便每間隔20 ms啟動(dòng)一次執行定高指令任務(wù)，利用上次的解算結果及當前的垂向加速度值和高度值進(jìn)行控制律解算，得出升降翼偏轉角并換算為相應的PWM占空比送給舵機驅動(dòng)板控制舵機的偏轉。慢速數據采樣任務(wù)是1 Hz的速率采集靶載蓄電池的電壓、加速度以及無(wú)線(xiàn)電高度表等值并更新相應的全局變量。串口0發(fā)送任務(wù)是以5 Hz的速率向遙控遙測板發(fā)送拖靶的參數值，包括靶載蓄電池電壓、加速度值、無(wú)線(xiàn)電高度表值、設定高度值以及解算出的舵偏角值等。下面給出的是主任務(wù)程序框圖和執行定高指令任務(wù)程序框圖。
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