TI 工程師分享參與設計競賽中的收獲

最近，我有幸參與了TI 2011Engibous設計大賽的評審工作。TI 此舉的目的是激發(fā)大學(xué)生拿出優(yōu)異的作品來(lái)參加Engibous設計大賽，同時(shí)我們也在尋找優(yōu)秀的模擬和微控制器/處理器設計。然而，讓這個(gè)項目得以實(shí)施的真正英雄是廣大學(xué)生、教授、主辦者、顧問(wèn)和各個(gè)部門(mén)。作為比賽的評委，我要了解研究、規劃、設計/模擬、制造、原型機和測試等階段。

　　我一共評審了21 份決賽報告。評審期間，我看了很多的設計項目，也了解了這些項目的實(shí)現過(guò)程。這些設計都詳細地說(shuō)明了電路圖、布局和固件代碼。許多設計都運用了多學(xué)科知識，例如：組織學(xué)、項目可行性研究、電子學(xué)、機械學(xué)、固件/軟件以及PC GUI 等。

　　最終，得克薩斯州休斯頓萊斯大學(xué)的參賽隊摘得了Engibous設計大賽的桂冠。這支參賽隊選擇火星作為其下一個(gè)研究領(lǐng)域。獲勝的這個(gè)設計團隊(“電動(dòng)貓頭鷹”)為全自主無(wú)人駕駛飛行器開(kāi)發(fā)出了一種飛行控制電子模塊，而飛行器的任務(wù)是在人類(lèi)登上火星以前獲取它的地形地貌數據。他們的設計考慮包括了火星大氣層、能源采集、星際運輸、光傳播延遲(通信)和高輻射環(huán)境問(wèn)題等。

　　這是一項宏偉的計劃，該設計團隊決定首先開(kāi)發(fā)出具備基本自動(dòng)駕駛儀功能的飛行器。接下來(lái)，他們實(shí)現了冗余傳感器功能，以展示系統容納冗余的能力，如圖1 和圖2 所示。

　　圖1火星任務(wù)系統的系統結構圖。

　　圖2插到背板上的四種電路板。

　　當他們對原型機進(jìn)行測試時(shí)，真正有趣的事情出現了。設計團隊對項目實(shí)施期間的6次實(shí)際飛行測試進(jìn)行了模擬。第一次，他們驗證了伺服板能夠正確接收、處理信號，并發(fā)送了正確時(shí)序的脈沖。第二次測試，使用背板(請參見(jiàn)圖2)的三板測試卻過(guò)早地結束了。由此，設計團隊發(fā)現了一個(gè)遙測技術(shù)漏洞。之后，他們又模擬了兩次飛行以測試自動(dòng)駕駛儀功能，最后又進(jìn)行了兩次測試來(lái)驗證冗余傳感器的效果。

　　最終，這個(gè)小組設計和制作了固定翼無(wú)人駕駛飛行器的一整套航電硬件設備。設備采用模塊化設計，將系統功能分布于四種不同的電路板上。設計團隊給每塊電路板的固件編寫(xiě)了代碼，并逐一測試，包括基本自動(dòng)駕駛儀算法和通用計算機板的定制實(shí)時(shí)內核。

　　辛苦工作了一年的結果，很不錯啊!利用模擬芯片，設計團隊為我們演示了系統的基本功能，這種系統在實(shí)際飛行環(huán)境下?lián)碛腥度哂嗟膫鞲衅鹘M，航電設備硬件則安裝在一個(gè)標準的RC 機身(現貨，無(wú)需專(zhuān)門(mén)設計)內。飛行器成功地處理了來(lái)自每組傳感器的數據，并利用這種數據通過(guò)自動(dòng)駕駛儀讓飛行器保持固定的航向。