嵌入式系統應用-巴西上空的蜻蜓

巴西世界杯正在如火如荼的進(jìn)行，各個(gè)國家隊為了取得好成績(jì)都在加緊訓練，然而在這樣的緊張氣氛下，法國隊的訓練場(chǎng)上卻發(fā)生了一件讓人哭笑不得的事情。一位球迷由于無(wú)法觀(guān)看比賽，于是操控一架無(wú)人飛行器飛到法國隊訓練場(chǎng)的上空進(jìn)行偷拍。這件事被各大媒體爭相報道，并且還配上了推測的飛行器照片。這種飛行器被稱(chēng)為四旋翼直升機，其典型特征是在十字形固定軸的四個(gè)頂點(diǎn)上有四個(gè)帶螺旋槳的電動(dòng)機，可以像蜻蜓一樣在空中實(shí)現懸停、滾動(dòng)、偏航和上下左右移動(dòng)等動(dòng)作。

相對于比例大小相近的傳統遙控直升飛機來(lái)說(shuō)，四旋翼直升機有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一，四旋翼直升機不需要機械聯(lián)動(dòng)裝置來(lái)改變螺旋槳轉動(dòng)時(shí)的傾斜角度，這就簡(jiǎn)化了設計和直升機的維護工作。第二，四個(gè)電機的配置方式能夠讓每個(gè)螺旋槳的直徑小于傳統遙控直升機的單一螺旋槳(不包括尾槳)，從而減少了飛行過(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)能。這能夠讓直升機撞到其他物體時(shí)減少損傷。對于小型遙控飛行器來(lái)說(shuō)，更小的螺旋槳直徑意味著(zhù)近距離飛行更加安全。有些小型四旋翼直升機為螺旋槳增加了保護罩，使其能夠在更復雜的環(huán)境中飛行，同時(shí)降低了損壞周邊事物的危險。

四旋翼直升機實(shí)際上是一種由嵌入式系統控制的遙控飛行器。它的硬件系統包括機身和遙控器。機身主要部件有處理器、X-Y軸陀螺儀、Z軸陀螺儀、X-Y-Z軸加速度計、射頻通信模塊和四個(gè)電動(dòng)機。軟件采用諸如uc/OS-II這樣的RTOS實(shí)時(shí)操作系統。在飛行過(guò)程中，CPU接收到的控器發(fā)出的飛行指令，同時(shí)會(huì )讀取陀螺儀和加速度計的測量結果，然后發(fā)出信號調整電動(dòng)機的轉速，從而讓直升機按照操縱者的意愿飛行。

為了讓整個(gè)系統正常工作，處理器必須不斷地與周邊設備通信，以便收集數據和發(fā)出指令。在四旋翼直升機的方案中，陀螺儀的模擬信號輸出連接到處理器的模數轉換器，射頻通信模塊通過(guò)SPI總線(xiàn)連接到處理器，而三軸加速度計則通過(guò)IIC總線(xiàn)與處理器通信。這些通信功能都需要在開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行考慮。

英蓓特科技公司推出的FRDM-KL05Z(上)和FRDM-KL25Z(下)開(kāi)發(fā)板基于Freescale的Kinetis L系列微控制器。Kinetis L系列微控制器采用ARM Cortex-M0+內核，具有高能效和高性能的特點(diǎn)，集成了SPI和IIC總線(xiàn)以及MMA8451Q三軸加速計和AD轉換器，完美的滿(mǎn)足了四旋翼直升機的開(kāi)發(fā)要求?；谠撓盗形⒖刂破鞯倪@兩個(gè)開(kāi)發(fā)板體積小巧，非常適合于四旋翼直升機這樣對整體重量敏感的開(kāi)發(fā)項目。另外，FRDM-KL05Z和FRDM-KL25Z開(kāi)發(fā)板還提供了兼容Arduino的擴展接口，為更多附加功能的開(kāi)發(fā)提供了最大的可能性。同時(shí)，英蓓特科技擁有專(zhuān)業(yè)的技術(shù)團隊和深厚的嵌入式開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，能夠為設計人員提供完善的技術(shù)支持和軟件資源。有了硬件、軟件以及技術(shù)支持的保證，FRDM-KL05Z和FRDM-KL25Z開(kāi)發(fā)板不僅適用于四旋翼直升機的開(kāi)發(fā)，而且能夠滿(mǎn)足小型電氣、游戲配件、便攜式醫療設備、音頻系統、智能儀表、照明及電源控制等應用的需求。