无人机课程设计模板.doc

无人机课程结课论文 题目： 学院(系): 学院 专 业: 班 级： 姓 名: 学 号: 成 绩： 2016年 月 日 目 录 1.报告摘要 3 2.目的意义 3 3.设计内容 4 3.1控制系统整体结构 4 3.2控制系统硬件结构 4 3.3控制系统软件设计 5 3.4基于优先级的消息队列 5 3.5?基于看门狗的多任务调度 6 3.6地面基站控制效果图 7 4.结束语 8 参考文献 8 3.设计内容 毕业设计题目--基于VxWorks的无人直升机控制系统设计 3.1?? 控制系统整体结构 　　无人直升机控制系统包括以下七个部分：无人直升机、机载控制计算机、机载平衡模块、机载导航模块、手动远控模块、地面基站与其他机载模块，其他机载模块根据系统扩展的需要进行添加【4】。系统的结构图见图一 图一 无人直升机控制系统结构图 　　 通过手动远控使无人直升机腾飞，腾飞后远控器触动多路选择器，把无人直升机的控制权交与机载控制计算机。机载控制计算机开始传输飞行状态数据给地面基站。地面基站发送自主飞行命令给机载控制计算机使得它启动自主定点飞行任务，控制无人直升机定点飞行，飞行任务结束后返回状态信息给地面基站。 3.2?? 控制系统硬件结构 　　此无人直升机控制系统的控制对象是模型直升机JRVoyager GS R260, 机载导航模块包括Crescent的GPS与HONEYWELL HMR3300型号的电子罗盘。机载控制计算机是由三星公司生产的16/32位RISC处理器S3C44B0X搭建的硬件平台，控制系统硬件结构图见图二。图二中由于S3C44B0X的UART单元提供了两个独立的异步串行I/O端口，每个端口都可以在DMA模式下工作，使得CPU和串行I/O口之间直接进行数据传输，另外GPS与电子罗盘提供的是标准RS-232接口，这与S3C44B0X系统所定义的高低电平不同，所以需要通过电平转换芯片MAX232C来进行转换。由于S3C44B0X片内不带以太网接口，所以选用RTL8039作为以太网接口芯片与地面基站控制系统进行通讯。S3C44B0X根据内部程序输出5路PWM波控制无人直升机的5个舵机，完成自主定点飞行任务。74LS128芯片作为多路选择器，切换手动远控模式与自主定点飞行模式。另外还扩展大容量的外部寄存器，其中8MB的HY57V641620作为SDRAM存储器存储程序运行中的中间数据，2MB的SST39VF1601存储器作为FLASH存储源程序。 图二 无人直升机控制系统硬件结构图 3.3?? 控制系统软件设计 　　无人直升机控制系统的软件包含四大部分:一是根据S3C44B0X重新配置VxWorks系统的BSP。二是基于优先级的消息队列实现，消息队列中包含飞行状态信息与自主定点飞行信息。三是基于看门狗与信号量的多任务调度，实现自主定点飞行与实时飞行状态信息传输的功能。四是基站控制软件的设计。系统上电后初始化socket套接字，网络联通后采用UDP协议通讯。下面将着重先容基于优先级的消息队列与基于信号量与看门狗的多任务调度。 3.4 基于优先级的消息队列 　　在控制系统中，不能由于执行机载设备的数据传输命令而拒尽执行地面基站的自主飞行命令。为解决这一题目，本控制系统建立了基于优先级的消息队列机制。系统在RAM中开辟一个区域用于建立消息队列，队列中指针指向的是各个信息的内存块地址。各个任务将根据这些指针指向的数据来进行实际操纵。 　　（1）基于优先级的消息队列方法。首先信息接收任务接收信息后根据信息头地址内容判定信息优先级，地面基站的自主飞行命令优先级为最高，把它插进到消息队列的队列头，而机载电子罗盘与GPS发送的数据信息优先级低，按照时间顺序排列在消息队列的队列尾。信息解释任务从消息队列头逐一取出信息然后进行处理。 　　（2）消息队列的实现。通过单向链表来实现消息队列的添加与删除。每个链表元素是一个结构体STruct messageChain，结构体包含头指针pBuff与指向下一个元素的指针pNext。同时使用两个全局变量直接表示链表头与链表尾，一个全局变量表示链表长度，这样可以直接处理链表头或者链表尾的内容以简化查找过程。 3.5基于看门狗的多任务调度 　　VxWorks系统可以为每个任务设定特定的任务名与任务优先级，系统