文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
基于ARM-Linux实时嵌入式飞行控制系统设计与实现
姓名:胡剑华
申请学位级别:硕士
专业:导航、制导与控制
指导教师:曹云峰
2010-12
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
鉴于小型无人飞行系统(SUAS)在军事与民用领域有着广泛的应用前景,本文主要研究
基于 ARM-Linux 的 SUAS 的实时嵌入式飞行控制系统的设计与实现。
首先,分析了 SUAS 的飞行控制系统的国内外研究现状与发展趋势,确定以嵌入式处理器
与实时操作系统相结合进行飞行控制软件开发的飞行控制系统方案,接着,根据 SUAS 的飞行
控制系统的功能要求以及具体的软硬件的设计要求,设计基于 ARM-Linux 的飞行控制系统的总
体方案,包括嵌入式处理器与实时操作系统的选型以及软硬件的基本结构与设计流程,再接着,
搭建基于 S3C2440 核心板的硬件平台,包括飞行控制计算机模块、传感器模块、执行机构模块、
数据链路模块、任务设备模块以及供电模块,并对硬件平台进行实验调试,结果表明硬件平台
满足飞行控制系统功能要求,并具有功耗低、体积小、质量轻等特点,然后,搭建基于嵌入式
的飞行控制系统软件平台,主要包括建立嵌入式系统开发环境,实现系统启动引导程
序 U-boot、实时操作系统内核、根文件系统 YAFFS 的定制与在飞行控制系统硬件平台上的移
植以及根据 SUAS 飞行控制系统包括 GPS、磁力计、高度计、舵机等在内的特定外围设备开发
其驱动程序并通过了应用调试,最后,在搭建的软硬件平台上进行多任务调度的飞行控制软件
的设计,包括对飞行控制软件的任务划分与优先级设计以及根据多线程技术对各个任务进行详
细设计,飞行控制系统软件具有实时性、通用性以及易维护等特点。
关键词:小型无人飞行系统,飞行控制系统,ARM,嵌入式 Linux,实时
i
基于 ARM-Linux 实时嵌入式飞行控制系统设计与实现
ABSTRACT
In view of the wide application of small unmanned aerial system (SUAS) in military and civilian
area, this paper mainly studies design and realization of a real-time embedded SUAS flight control
system based on ARM – Linux.
Firstly, this paper analyzes the present domestic and foreign research situation and the develop-
ment tendency of SUAS flight control system, and determines a flight control system scheme of em-
bedded processor and real-time operating bining for flight control software development.
After that, according to the function requirement of SUAS flight control system and specific software
and hardware design requirements,an overall scheme of flight control system based on ARM-Linux
was designed, including the selection of embedded processor and real-time operating system, as well
as basic structure and design process of hardware and software. Then, a hardware platform based on
S3C2440 core board was constructed, including flight puter module, sensor module, ac-
tuator modules, the data link module, task device module and power supply module. The result of
hardware plat