官方術(shù)語是無人駕駛飛行器（UAV），這顯然有點(diǎn)拗口，所以我們更喜歡說無人機(jī)。在過去的幾十年里，無人機(jī)技術(shù)有了巨大的進(jìn)步。我們?yōu)橐粋€(gè)客戶開發(fā)了一個(gè)無人機(jī)的飛行和視頻控制器。

　　客戶挑戰(zhàn)

　　客戶需要一種混合 FPGA/CPU 硬件，該硬件的性能要滿足要求，同時(shí)重量要小、盡量少占用空間、能效要高，對此，被動(dòng)散熱解決方案將十分有效。此外，硬件需要適合在惡劣的條件（振動(dòng)和低高溫）下平穩(wěn)運(yùn)行。

　　解決方案

　　前一代成功的無人機(jī)控制器基于Xilinx Zynq-7000打造，此次升級我們的工程團(tuán)隊(duì)采用了Xilinx Zynq Ultrascale+ MPSoC，其CPU實(shí)現(xiàn)了位置控制以及飛行軌跡跟蹤。傳感器和動(dòng)作器通過FPGA邏輯連接；這些接口的數(shù)量和類型隨著受控運(yùn)載工具的應(yīng)用而有很大差異，因此所有這些接口都是動(dòng)態(tài)可配置的。它擁有無人機(jī)控制器所需的所有傳感器，包括高度集成的矢量導(dǎo)航VN-300 IMU中的GPS。

　　控制器通過兩個(gè)相互監(jiān)督的并行飛行控制器單元來支持冗余，如果當(dāng)前活躍的飛行控制器故障，后備單元將自動(dòng)接管所有任務(wù)。除了Zynq UltraScale+，它還配備了耐輻射的Polarfire FPGA和經(jīng)過安全認(rèn)證的MCU（與Zynq同步），可以在Zynq故障時(shí)接管控制。它有幾個(gè)通信接口：如以太網(wǎng)、車載2線以太網(wǎng)、ARINC429、RS232/422/485、在Polarfire FPGA中發(fā)生故障時(shí)需要切換的CAN。

　　除飛行控制功能外，控制器還準(zhǔn)備并壓縮來自攝像機(jī)的全高清視頻信號（HD-SDI），用于通過無線電傳輸。它有4個(gè)HD-SDI視頻輸入和2個(gè)HD-SDI視頻輸出，支持高達(dá)6G / 4K分辨率。

　　兩代無人機(jī)控制器電路板尺寸均為105×65mm，前代控制器沒有冗余FPGA/MCU，采用單板設(shè)計(jì)；新一代控制器加入許多新的功能/器件，采用了雙板折疊設(shè)計(jì)。

　　應(yīng)用的技術(shù)

　　Xilinx? Zynq? UltraScale+?，Mentor Graphics PADS?，HD-SDI，VHDL，C，C++

　　瑞蘇盈科提供的服務(wù)

　　FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA硬件設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA HDL，嵌入式軟件

　　結(jié)果

　　緊湊、強(qiáng)大且非常靈活的飛行和視頻控制器。由于內(nèi)置冗余，它不僅堅(jiān)固，而且非常可靠。