[发明专利]一种实现固定翼飞行器半双工通信的算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固定翼飞行器半双工通信的算法，具体应用在固定翼飞行器控制方面，属于自动化控制技术领域。

背景技术

随着飞行器的不断变化，对控制系统的要求也跟着变化，同时日益增强的控制要求也对控制系统的算法提出了新的技术要求。事实上，任何控制领域都需要算法的支持，系统功能越强，对算法的要求也就越强。然而原有的通信算法一般都是从发射机到接收机的单工通信算法，即使是双工通信的算法，也由于其只能运行在硬件系统性能颇为强悍的平台上，对于一般的场合，尤其是在硬件资源相当有限的嵌入式计算领域，大多无法施展其原有性能，而本发明实现的固定翼飞行器半双工通信算法，能够实现发射机与接收机之间的双向通信，并且是一种在嵌入式微处理器MCU上实现的高效算法，具有占据RAM及FLASH小，算法精简，实时性强，性能优良等优点。

发明内容

为了克服现有控制设备算法只能完成从发射机到接收机的单工通信的不足，本发明提供一种在嵌入式微控制器MCU上实现的高效固定翼飞行器半双工通信算法，该算法从发射机向接收机看，采用“发送-等待”的方式，使数据的双向传输更加可靠。

该算法分别在发射机和接收机上进行了具体的实现，发射机上的算法主要实现步骤有：系统初始化、配置外设寄存器初始状态、获取ADC数据、处理数据、发送数据、延时150ms后等待接收机传回数据等；接收机上的算法主要实现步骤有：系统初始化、配置外设寄存器初始状态、获取射频模块数据、恢复数据、改变PWM输出信号、获取姿态传感器数据、在接收到发射机数据后的150ms内回传姿态传感器的欧拉角数据等。

通过该算法可以实现发射机与接收机的半双工通信，使得数据双向传输成为现实，有由于该算法在嵌入式微处理器上实现，故可以广泛应用于固定翼飞行器控制系统，使之完成数据双向传输。

下面结合附图和实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是发射机系统的算法流程框图；

图2是接收机系统的算法流程框图；

图3是算法流程总图；

图4是I2C总线时序图。

具体实施方式

发射机的工作流程参照图1。系统上电，系统中的汇编代码使得在执行main函数之前调用SystemInit来初始化时钟系统，初始化后的结果使得CPU时钟频率为72MHz，AHB总线时钟频率为72MHz，PCLK1为36MHz，PCLK2为72MHz，PLL时钟频率为72MHz。时钟系统配置完成后，方可进入正常工作模式。

配置中断优先级分组为2，由于ADC模数转换器采样得到的数据是通过DMA的传输至RAM的，并且在配置ADC的时候配置了DMA，使能了DMA的传输完成中断，因此必须配置系统的中断优先级分组，确定DMA传输完成中断的抢占优先级有2位，响应优先级有2位。

开始初始化微控制器MCU的外设，发射机端所配置的外设有：系统滴答定时器、控制LED，蜂鸣器，以及读取通道微调按键和开关的GPIO口、ADC模数转换器、SPI控制器。具体说明如下：

1)无复用功能输出/输入的GPIO口：蜂鸣器、LED的控制，按键以及开关的输入使用如下几个函数初始化BEE_Init、LED_Init、KEY_Init、Switch_Init。对这些硬件的控制和读取只用到了IO口的通用功能，没有其他的复用功能。具体来说控制蜂鸣器和LED的IO口配置为以50MHz速率通用推挽输出，且IO口的初始状态使得蜂鸣器和LED默认都是处于不工作的状态的。通道微调按键的输入方式为9*9矩阵键盘形式，需要将IO口通过配置GPIO的相关寄存器来使其在输入上拉和输入下拉之间转换。开关输入配置为输入浮空，因为开关的输入状态必然处于高电平或者低电平，二者必居其一，不会出现浮空状态。

2)SPI控制器的初始化：SPI总线是微控制器MCU和2.4g无线射频模块进行数据交换的通道，根据2.4g无线射频模块的特性，将SPI配置为：时钟线默认为低电平、8位数据大小、片选软件管理、两线全双工。SPI的时钟线频率为18MHz，此时钟频率下可以完成高速通信。

3)ADC的初始化：ADC的通道用于采集各个通道的模拟电压值，由于采样通道不唯一，所以将ADC配置为扫描模式，并且为了降低MCU内核的负担，加快ADC数据传输，提高系统的实时性，采用DMA传输AD转换数据。6个AD通道的采样时间为28.5个时钟周期，当完成对6个通道的转换后，就会产生DMA传输完成中断，此中断会通知CPU完成了一次ADC数据传输。