無人機 (UAV) 和無人機行業(yè)正在迅猛發(fā)展并成功進軍新的商業(yè)和消費市場。無人機的發(fā)展?jié)摿Σ粩嗤苿有碌膭?chuàng)新型應用發(fā)展，例如 3D 建模、軍事援助和交付服務。

問題在于這些應用正日漸復雜化，要求越來越高的處理能力和越來越多的 I/O（輸入 / 輸出）接口，但可用的無人機平臺并沒有以相同的步伐發(fā)展。隨著飛行所需的軟硬件的持續(xù)發(fā)展，大多數(shù)無人機平臺的功能已經(jīng)達到極限。

Aerotenna 的研究小組已經(jīng)成功試飛一款無人機，該無人機采用賽靈思 Zynq®-7000 All Programmable SoC 構(gòu)建的板件。這次飛行標志著 Aerotenna 實施高計算強度微波傳感產(chǎn)品發(fā)布計劃的開始。該小組選用 Zynq SoC 的原因是其他同類解決方案無法提供所需的處理能力。采用這種新的平臺（圖 1），Aerotenna 計劃通過部署自己的微波型防撞系統(tǒng)來改善無人飛行體驗。

當今無人機技術(shù)的局限

無人機行業(yè)發(fā)展的主要動力一直源于飛行變得盡量經(jīng)濟實惠價，簡化和刪除一切不必要的功能。若用戶想要購買的產(chǎn)品恰恰是能以最簡單的方式滿足用戶需求的產(chǎn)品，這便是件好事。但是，對 Aerotenna 這樣的開發(fā)商來說，其任務是尋求新的、復雜的應用，因此有必要開發(fā)和構(gòu)建屬于自己的無人機平臺，使其能夠為自己的創(chuàng)意提供處理速度支持。

當今的標準無人機平臺受到的另一個重大局限是，缺乏對處理器的輸入輸出連接。因此，飛行控制系統(tǒng)很容易占用處理器的最大容量和 I/O 功能，給新傳感器和新應用留下的空間很小。

標準處理器板所包含的大部分 I/O 已經(jīng)被飛行所需的各種組件占用殆盡。這些功能組件包括用于量化飛行器方向的慣性測量傳感器、用于判斷高度的氣壓計和高度計以及用于對用戶輸入進行解碼的 RC 接收器。任何用于添加更多特性的剩余 I/O 不能提供太多選擇，一般局限于滿足最常見的需求，比如攝像頭或用于導航的 GPS。市場上目前尚不存在一種能夠兼容多種不同類型傳感器和外部接口的單個平臺。

Aerotenna 的研發(fā)團隊認為突破這些局限的途徑是全新開發(fā)一種板件設計。Aerotenna 一直在優(yōu)化一種新的無人機平臺，該平臺將在其他平臺表現(xiàn)差強人意的方面嶄露頭角。Aerotenna 使用賽靈思提供的 Zynq SoC 器件來實現(xiàn)這一目標。其優(yōu)異的設計將提供新一代 UAV 所需的顯著增強的處理器速度和 I/O 功能。

為什么選擇 Zynq SoC？

Aerotenna 選擇 All Programmable Zynq SoC 作為構(gòu)建我們強大平臺的基礎。Zynq SoC 芯片內(nèi)部的雙核 ARM® Cortex™-A9 APU 能實現(xiàn)無與倫比的處理器速度。在芯片結(jié)構(gòu)、多處理器功能及 I/O 訪問速度方面，市場上的廉價無人機平臺解決方案均無法與 Zynq SoC 匹敵。因此 Zynq SoC 是新一代平臺的理想選擇。

目前，市場上的大部分飛行控制平臺均基于微控制器單元 (MCU)。由于處理能力及 I/O 擴展能力有限，該架構(gòu)會制約傳感器融合的潛力。

Zynq SoC 在處理能力和 I/O 功能方面具有明顯優(yōu)勢：雙核 ARM 處理器與 FPGA 邏輯相結(jié)合，可實現(xiàn)一種軟硬件協(xié)同設計方法，從而能夠?qū)⒁徊糠謺r序
 
關(guān)鍵型處理任務交付給可編程邏輯來處理。與基于 MCU 的平臺相比，Zynq SoC 具有更豐富的 I/O 外設和存儲器接口功能。選擇 Zynq SoC 的另一個原因是，飛行控制程序可能會相當龐大，并且要求極為高速的 CPU，而 Zynq SoC 能夠輕松地駕馭飛行控制程序的復雜性。同時，該器件還有大量剩余功能，為飛行控制程序的擴展留出了充裕的空間。

目前存在多種類型的飛行軟件程序，它們都行為各異且復雜性不同。Aerotenna 決定使用的飛行控制軟件名為 ArduPilot，這是由運行在 Dronecode 上的 APM（自動駕駛儀）提供的。它比大多數(shù)飛行控制軟件復雜，但提供大量較簡單程序所不具備的功能，例如路點導航和多種飛行模式，以滿足用戶的特定應用。

什么是 ARDUPILOT？
ArduPilot 是一種專為無人機構(gòu)建的開源自動駕駛儀軟件程序。該軟件程序由開發(fā)人員和愛好者組成的龐大群體不斷更新和改進。從最初為開源 Arduino 微處理器構(gòu)建的相當簡單的軟件起步，不斷壯大和復雜化，APM 項目如今已經(jīng)兼容眾多無人機平臺。目前，該程序內(nèi)含超過 70 萬行代碼，是一種非常精細的飛行控制系統(tǒng)。

該代碼分為兩個部分：高層次層和硬件抽象層 (HAL)。高層次層負責調(diào)度任務及根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)做出決策。HAL 是用于訪問硬件的存儲器的低層次代碼。只需調(diào)整用于平臺專用存儲器訪問的 HAL，這種代碼結(jié)構(gòu)劃分就能將整個系統(tǒng)移植到其他平臺。   而且，不管采用什么樣的平臺，上層次的代碼只負責以相同的方式從 HAL 中提取數(shù)據(jù)。