摘要：依据无人机体系的操控特色，提出了一种依据FPGA的无人机操控器规划计划，并完成了该计划的软硬件规划。该计划将键盘扫描、AD采样、指令编码与显现和指令异步串行发送等功用模块集成到FPGA内部，简化了操控器硬件结构。实践运用标明，该无人机操控器具有指令群延时低、功用可扩展性强等长处，可以满意运用要求。
关键词：无人机操控器；FPFG；键盘扫描；UART
无人机的飞翔操控和机载电子设备的操控指令首要经过地上操控计算机中的软件或许无人机操控器发生，这两种彼此独立的操控办法互为备份。而无人机操控器首要由硬件电路和嵌入式软件规划完成，不依赖于计算机，因而具有牢靠性高、安稳性好等长处，是完成无人机长途遥控的首要办法之一。传统的无人机操控器首要由单片机、ARM和8279等芯片规划完成，具有体系结构简略等长处，可是关于无人机操控
体系对指令时延要求和测控体系时序同步等问题，该规划办法增加了测控设备软件的规划复杂度，特别针对滑跑起降型无人机遥控信道低延时数据传输的实践运用要求，传统无人机操控器发生的指令延时难以满意无人机起降操控要求。
选用依据FPGA规划的无人机操控器，充分利用了FPGA并行数据处理才能和同步规划优势，将键盘扫描、指令编码与显现、指令异步串行发送等功用模块都集成在FPGA内部，外围电路仅包括AD采样、电平转化和驱动芯片等简略电路，避免了MCU等单指令周期芯片的时序缺陷，体系的硬件结构更为简略，扩展性更强，遥控指令的触发到输出的指令数据群延时小于80 ms，可以满意各种类型无人机的实时长途操控要求。
1 体系硬件规划计划
无人机操控器首要由操控键盘、数码显现板和操控器数据处理板组成。操控键盘由8×8开关矩阵键盘和航向操控器构成，首要完成无人机操控器键盘扫描代码和航向模拟量的发生。数码显现板由6个16进制数码管组成，首要完成操控指令代码和航向数据的同步显现。作为无人机遥控操控器的中心部件，操控器数据处理板选用Altera公司的低成本Cyclone4系列FPGA芯片EP4CE10作为指令和数据处理的中心芯片；为下降FPGA硬件资源耗费，AD芯片选用MAXIM公司的串行12Bits AD采样芯片MAX11105，理论航向传感器操控精度可达0．09°；UART电平转化芯片选用MAXIM公司的MAX3387芯片规划完成，具有杰出的可扩展性。操控器信号处理板首要完成无人机操控指令的键盘扫描与AD采样、指令编码与显现和遥控指令异步串行发送等功用。体系硬件结构框图如图1所示。
2．3 指令发送模块
指令发送模块接收到编码后的操控指令和航向操控器数据后，将编码后的指令数据转化为遥控帧数据，并依照异步串行通信协议(UART)将遥控帧数据输出到MAX3387进行电平转化，遥控帧数据串行波特率选取19 200，8位数据位，1位开端位，1位中止位，无奇偶校验位。指令发送模块SignalTapII在线仿真成果及计算机接收到的遥控帧数据成果如图5所示。YK_SEND_EN为数据发送使能信号，Test_Vara为发送的8 bits并行遥控数据，YK_UART_Out为异步串行数据FPGA输出端波形信号。
3 试验运用
无人机操控器装置于某型无人机地上操控站中。地上站加电后，操控器数据处理板开端作业，每距离40 ms分别对8×8矩阵键盘和无人机航向操控器进行键盘扫描与AD采样，并实时将收集到数据转化成相应的遥控指令代码，一路驱动数码显现管将指令代码实时显现，一路将指令代码转化成RS232异步串行数据经过测控设备发送至无人机，操控器数据处理板什物如图6所示。实践运用成果标明，选用依据FPGA规划的无人机操控器的各项技术指标满意运用要求，操控指令群时延小于80 ms，设备运转安稳牢靠。
4 定论
依据无人机的操控特色，文中提出了一种依据FPGA的无人机操控器规划计划，该办法充分利用FPGA并行处理才能，简化了无人机操控器的硬件结构，下降了遥控指令群延时，处理了测控设备的时序匹配问题，而且具有较好的功用可扩展性，该操控器已经在某型无人机体系中得到成功运用。
