本文作者無人機頻道（id：auscor），關注無人機行業。
飛控系統是無人機的核心控制裝置，相當於無人機的大腦，是否裝有飛控系統也是無人機區別於普通航空模型的重要標誌。
在經歷了早期的遙控飛行後，目前其導航控制方式已經發展為自主飛行和智慧飛行。導航方式的改變對飛行控制電腦的精度，提出了更高的要求；隨著小型無人機執行任務複雜程度的增加，對飛控電腦運算速度的要求也更高；而小型化的要求對飛控電腦的功耗和體積也提出了很高的要求。
高精度不僅要求電腦的控制精度高，而且要求能夠運行複雜的控制算法，小型化則要求無人機的體積小，機動性好，進而要求控制電腦的體積越小越好。
在眾多處理器晶片中，最適合小型飛控電腦CPU的晶片當屬TI公司的TMS320LF2407，其運算速度，以及眾多的外圍接口電路，很適合用來完成對小型無人機的即時控制功能。
它採用哈佛結構、多級流水線操作，對數據和指令同時進行讀取，片內自帶資源包括16路10位A/D轉換器，且帶自動排序功能，保證最多16路有轉換在同一轉換期間進行，而不會增加CPU的開銷；40路可單獨編程或復用的通用輸入/輸出通道；5個外部中斷；整合的串行通信接口（SCI），可使其具備與系統內，其他控制器進行異步（RS 485）通信的能力；16位同步串行外圍接口（SPI）能方便地用來與其他的外圍設備通信；還提供看門狗定時器模組（WDT）和CAN通信模組。
飛控系統組成模組
飛控系統實時採集各傳感器測量的飛行狀態數據、接收無線電測控終端傳輸的由地面測控站上行信道，送來的控制命令及數據，經計算處理，輸出控制指令給執行機構，實現對無人機中各種飛行模態的控制，和對任務設備的管理與控制；同時將無人機的狀態數據及發動機、機載電源系統、任務設備的工作狀態參數，即時傳送給機載無線電數據終端，經無線電下行信道發送回地面測控站。
按照功能劃分，該飛控系統的硬體包括：主控制模組、信號調理及接口模組、數據採集模組，以及舵機驅動模組等。
模組功能
各個功能模組組合在一起，構成飛行控制系統的核心，而主控制模組是飛控系統核心，它與信號調理模組、介面模組和舵機驅動模組相組合，在只需要修改軟體和簡單改動外圍電路的基礎上，可以滿足一系列小型無人機的飛行控制，和飛行管理功能要求，從而實現一次開發，多型號使用，降低系統開發成本的目的。系統主要完成如下功能：
（1）完成多路模擬信號的高精度採集，包括陀螺信號、航向信號、舵偏角信號、發動機轉速、缸溫信號、動靜壓傳感器信號、電源電壓信號等。
由於CPU自帶A/D的精度和通道數有限，所以使用了另外的數據採集電路，其片選和控制信號是通過EPLD中譯碼電路產生的。
（2）輸出開關量信號、類比信號和PWM脈衝信號等，能適應不同執行機構（如方向舵機、副翼舵機、升降舵機、氣道和風門舵機等）的控制要求。
（3）利用多個通信信道，分別實現與機載數據終端、GPS信號、數位量傳感器，以及相關任務設備的通信。由於CPU自身的SCI通道配置的串口，不能滿足系統要求，設計中使用多串口擴展晶片28C94來擴展8個串口。
系統軟體設計
該系統的軟體設計分為2部分，即邏輯電路晶片EPLD譯碼電路的程序設計，和飛控系統的應用程序設計。
邏輯電路程序設計
EPLD用來構成數位邏輯控制電路，完成譯碼和隔離以及為A/D，D/A，28C94提供片選信號和讀/寫控制信號的功能。
該軟體的設計採用原理圖輸入和VERILOG HDL語言編程的混合設計方式，遵循設計輸入→設計實現→設計校驗→器件編程的流程。系統使用了兩片ispLSI1048晶片，分別用來實現對A/D，D/A的控制和對串口擴展晶片28C94的控制，參數來源於翼趣無人機網。
系統應用程序設計
由於C語言不但能夠編寫應用程序、系統程序，還能像匯編語言一樣，直接對電腦硬體進行控制，編寫的程序可移植性強。由於以DSP為核心設計的系統中，涉及到大量對外設端口的操作，以及考慮後續程序移植的工作，所以飛控系統的應用程序選用BC 3.1來設計，分別實現飛行控制和飛行管理功能。
軟體按照功能劃分為4個模組：時間管理模組、數據採集與處理模組、通信模組、控制律解算模組。
通過時間管理模組在毫秒級時間內，對無人機進行實時控制；數據採集模組採集無人機的飛行狀態、姿態參數，以及飛行參數、飛行狀態，及飛行參數，進行遙測編碼，並通過串行接口傳送至機載數據終端，通過無線數據信道，發送到地面控制站進行飛行監控；姿態參數通過軟體內部接口，送控制律解算模組進行解算，並將結果通過D／A通道送機載伺服系統，控制舵機運行，達到調整、飛機飛行姿態的目的；通信模組完成飛控電腦與其他機載外設之間的數據交換功能。
利用高速DSP控制晶片，在控制律計算和數據處理方面的優勢，及其豐富的外部資源，配合大規模可編程邏輯器件CPLD，以及串行接口擴展晶片28C94，設計小型機載飛控電腦，以其為核心設計的小型無人機飛控系統，具有功能全、體積小、重量輕、功耗低的特點，很好地滿足了小型無人機對飛控電腦高精度、小型化、低成本的要求。該設計已成功應用於某驗證無人機系統。
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