官方術(shù)語(yǔ)是無(wú)人駕駛飛行器（UAV），這顯然有點(diǎn)拗口，所以我們更喜歡說(shuō)無(wú)人機(jī)。在過(guò)去的幾十年里，無(wú)人機(jī)技術(shù)有了巨大的進(jìn)步。我們?yōu)橐粋€(gè)客戶開(kāi)發(fā)了一個(gè)無(wú)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(duì)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(wú)人機(jī)控制器基于Xilinx Zynq-7000打造，此次升級(jí)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(guò)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(wú)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(guò)兩個(gè)相互監(jiān)督的并行飛行控制器單元來(lái)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(guò)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(lái)自攝像機(jī)的全高清視頻信號(hào)（HD-SDI），用于通過(guò)無(wú)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(wú)人機(jī)控制器電路板尺寸均為105×65mm，前代控制器沒(méi)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，為了保持同樣的尺寸，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。

The end

瑞蘇盈科(Enclustra)是FPGA領(lǐng)域全球一流的公司之一，04年成立于瑞士并成為Xilinx官方合作伙伴，同時(shí)是Intel FPGA金牌方案商、Lattice官方方案商，提供高度集成的FPGA核心板模塊、久經(jīng)優(yōu)化的FPGA IP核、全棧FPGA定制化設(shè)計(jì)服務(wù)（從高速硬件或HDL固件到嵌入式軟件），目前在全球70+國(guó)家服務(wù)1600+客戶。2019年正式進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，成立子公司瑞蘇盈科（深圳）科技有限公司，成立之初便建立本土工程師團(tuán)隊(duì)，為中國(guó)客戶帶來(lái)更好的本土化支持與服務(wù)。