飛行控制器以S3C6410和CPLD （EPM1270）為核心，將無人機(jī)系統(tǒng)各部分有機(jī)整合，硬件架構(gòu)如圖 4—43 所示。
　　S3C6410 采用 ARM1176JZF—S 的核，該校在1.2V電壓下可以達(dá)到667 MHz的運(yùn)行頻率，該頻率保證了飛行控制器有較強(qiáng)的計(jì)算能力。S3C6410擁有豐富的接口，通過UART（通用異步收發(fā)傳輸器）串口通信連接了GPS模塊和數(shù)傳電臺(tái)； SPI （串行外設(shè)接口）連接了ADIS16365慣性系統(tǒng)傳感器（含加速度、角速度傳感器）及兩個(gè)MSSS40C氣壓傳感器。S3C6410可連接大容量?jī)?nèi)存和FLASH閃存，本設(shè)計(jì)中配置了256 MB的DDR RAM和1GB 的 NAND FLASH 閃存，大容量的內(nèi)存是飛行控制器進(jìn)行大量計(jì)算及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的保證。
　　CPLD 模塊選用ALTERA公司的EPM1270 芯片，該模塊完成：遙控接收機(jī)控制指令的接收及解碼；多路PWM控制指令的解碼及輸出；任務(wù)載荷的控制管理。CPLD的應(yīng)用使得飛行控制器在處理遙控指令、姿態(tài)控制上具備了運(yùn)算速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)。
　　基于上述兩模塊構(gòu)建的飛行控制器，按其功能可分為：導(dǎo)航功能模塊、姿態(tài)控制功能模塊、通信功能模塊、任務(wù)載荷功能模塊。本任務(wù)選取導(dǎo)航功能模塊和姿態(tài)控制功能模塊的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。
　　1. 導(dǎo)航功能模塊的硬件設(shè)計(jì)
　　導(dǎo)航功能模塊主要實(shí)現(xiàn)無人機(jī)按設(shè)定航點(diǎn)、航線飛行的功能，這需要計(jì)算無人機(jī)當(dāng)前的位置和目標(biāo)位置之差。本任務(wù)設(shè)計(jì)了GPS、氣壓傳感器來獲取無人機(jī)當(dāng)前的位置信息，即經(jīng)度、緯度、高度、速度、航向等。在硬件設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)了UART口與GPS模塊連接，氣壓傳感器與 GPIO 口連接的外圍硬件電路。
　　飛行控制器的GPS模塊采用的是UBLOX公司型號(hào)為L(zhǎng)EA—SH的GPS模塊，本設(shè)計(jì)中GPS模塊采用的是外接的形式，即GPS模塊可根據(jù)機(jī)體的實(shí)際情況放置在合適位置，所以設(shè)計(jì)時(shí)在飛行控制器主板的接口中預(yù)留 TX、RX、VDDSV、GND 四個(gè)引腳，這四個(gè)引腳連接到MCU 的 UART 口。
　　飛行控制器的兩個(gè)氣壓傳感器都采用瑞士INTERSEMA公司的MSSS40C芯片，一個(gè)用以測(cè)量飛機(jī)的高度，另一個(gè)用來測(cè)量飛機(jī)的空速。MS5540C具有以下性能特點(diǎn)：
　?。?）高分辨率。具有16位的ADC （?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器）分辨率，可以提供依賴于壓力和溫度的16位數(shù)字。壓力測(cè)量范圍為1000～110 000 Pa，分辨率為10 Pa，溫度測(cè)量的分辨率為0.005 ℃～0.015℃。
　　（2）高精度。模塊中存儲(chǔ)了6個(gè)標(biāo)定參數(shù)，用于高精度的軟件補(bǔ)償和校正。壓力的絕對(duì)精度為±150Pa，相對(duì)精度為±50Pa，溫度精度為±0.8℃。
　?。?）低供電電壓、低功耗。模塊的供電電壓為2.2～3.6V，可低電流工作，平均工作電流為4μA，轉(zhuǎn)換期電流為1mA，待機(jī)電流為 0. 1μA，并具有自動(dòng)關(guān)閉電源的功能。
　　（4）接口簡(jiǎn)單。模塊外接一路32.768kHz的系統(tǒng)時(shí)鐘，可以通過三線串行接口與微控制器或其他數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行通信。
　?。?）小體積。模塊體積為6.2mm×6.4mm×3.7mm。
　　本設(shè)計(jì)中利用S3C6410的SPI 通信接口實(shí)現(xiàn)速度與加速度傳感器的數(shù)據(jù)通信。MSS540禽要外接工作時(shí)序脈沖，利用CPLD分頻后產(chǎn)生相應(yīng)的工作脈沖，接入MSSS40。其余MSS540通信引腳都與普通 10 相連。
　　2. 姿態(tài)控制功能模塊的硬件設(shè)計(jì)
　　姿態(tài)控制功能模塊主要由采集姿態(tài)數(shù)據(jù)和輸出姿態(tài)控制指令兩部分構(gòu)成。本任務(wù)姿態(tài)傳感器采用ADI公司的ADIS16365六自由度慣性傳感器。ADIS16365內(nèi)部集成3個(gè)數(shù)字陀螺儀和3個(gè)數(shù)字加速計(jì)，測(cè)量范圍可達(dá)+300%s， ±18g，角度分辨率為±80%/s。自制和數(shù)據(jù)收集裝置不需要外部配置命令，啟動(dòng)時(shí)間為180 ms，　　休眠模式恢復(fù)時(shí)間為4 ms。 ADIS16365提供一個(gè)串行外部接口 SPI。硬件電路設(shè)計(jì)上，SPI 通信端口的連接如圖4—44所示。ADIS16365對(duì)于電壓的穩(wěn)定性要求較高，其工作電壓為 4.75～5.25V，系統(tǒng)板電源設(shè)計(jì)上要考慮到電壓的輸出范圍。

　　姿態(tài)控制是通過控制無人機(jī)上各數(shù)字舵機(jī)的轉(zhuǎn)角大小和動(dòng)力大小來實(shí)現(xiàn)。本任務(wù)中無人機(jī)以鋰聚合物電池作為動(dòng)力電源，
　　由電子調(diào)速器來控制直流無刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，電子調(diào)速器通過輸入的PWM信號(hào)控制。數(shù)字舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入到舵機(jī)信號(hào)線的PWM信號(hào)決定。本任務(wù)中無人機(jī)上的4路PWM控制信號(hào)，周期為20ms，脈寬范圍為1～2ms，都由CPLD產(chǎn)生。
　　飛行控制器在特定模式下可接收地面遙控器的指令實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制，指令分為升降、副翼、方向、油門、是否定高、是否盤旋、是否開傘、平衡量、任務(wù)載荷9個(gè)通道發(fā)送到無人機(jī)上的遙控接收機(jī)，遙控接收機(jī)轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)后，由CPLD采集。