کوادکوپتر با استفاده از برد Zybo Zynq-7000: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

قبل از شروع کار ، موارد زیر را برای پروژه می خواهید: لیست قطعات 1x هیئت مدیره Digynt Zybo Zynq-7000 1x قاب کوادکوپتر قادر به نصب Zybo (فایل Adobe Illustrator برای برش لیزری ضمیمه شده است) 4x Turnigy D3530/14 1100KV Brushless Motors 4x Turnigy ESC Basic -18A Speed Controller 4x Propellers (اینها باید به اندازه کافی بزرگ شوند تا کوادکوپتر شما بلند شود) 2x nRF24L01+ فرستنده گیرنده 1x IMU BNO055 نیازهای نرم افزاری Xilinx Vivado 2016.2 توجه: موتورهای فوق تنها موتورهایی نیستند که می توان از آنها استفاده کرد. آنها فقط موارد استفاده شده در این پروژه هستند. بقیه قطعات و نیازهای نرم افزاری نیز همینطور است. امیدوارم هنگام خواندن این دستورالعمل ، این درک ناگفته ای باشد.

مرحله 1: ماژول PWM را اجرا کنید

یک SystemVerilog ساده (یا سایر برنامه های HDL) را برای ثبت دریچه گاز HI و دریچه گاز LO با استفاده از سوئیچ های ورودی برنامه ریزی کنید. PWM را با یک ESC و موتور بدون برس Turnigy متصل کنید. برای اطلاع از نحوه کالیبراسیون ESC ، فایلهای زیر را بررسی کنید. کد نهایی در مرحله 5 برای ماژول PWM پیوست شده است. یک استارت PWM در این مرحله ضمیمه شده است ESC Datasheet: Turnigy ESC Datasheet PDF (مواردی که باید به آنها توجه کنید حالت های مختلفی است که می توانید با استفاده از دریچه گاز HI و LO انتخاب کنید)

مرحله 2: طراحی بلوک را تنظیم کنید

ایجاد طرح بلوک دوبار روی بلوک ایجاد شده جدید کلیک کنید وارد کردن تنظیمات XPS که در اینجا بارگیری شده است: https://github.com/ucb-bar/fpga-zynq/tree/master/z… تغییر تنظیمات PS-PL پیکربندی M AXI GP0 رابط محیطی I/ O پین اترنت 0 USB 0 SD 0 SPI 1 UART 1 I2C 0 TTC0 SWDT GPI MIOMIO پیکربندی زمان سنج 0 WatchdogClock پیکربندی FCLK_CLK0 و فرکانس را روی 100 مگاهرتز تنظیم کنید I2C و SPI خارجی را وصل کنید FCLK_CLK0 به M_AXI_GP0_ACLK و ایجاد انسداد"

مرحله 3: IMU را کالیبره کنید

فرستنده گیرنده BNO055 از ارتباط I2C استفاده می کند. (خواندن پیشنهاد شده برای مبتدیان: https://learn.sparkfun.com/tutorials/i2c) درایور راه اندازی IMU در اینجا قرار دارد: https://github.com/BoschSensortec/BNO055_driver یک کوادکوپتر نیازی به استفاده از مغناطیس سنج از BNO055. به همین دلیل ، حالت عملیات لازم حالت IMU است. این امر با نوشتن یک عدد دودویی xxxx1000 در ثبت OPR_MODE تغییر می کند ، جایی که 'x' یک 'مهم نیست' است. آن بیت ها را روی 0 تنظیم کنید.

مرحله 4: فرستنده گیر بی سیم را ادغام کنید

فرستنده گیرنده بی سیم از ارتباط SPI استفاده می کند. پیوست مشخصات nRF24L01+ یک آموزش خوب در مورد nrf24l01+ اما با arduino است:

مرحله 5: برنامه Zybo FPGA را برنامه ریزی کنید

این ماژول ها آخرین ماژول هایی هستند که برای کنترل PWM کوادکوپتر استفاده می شوند. motor_ctl_wrapper.sv هدف: بسته بندی زاویه اویلر و درصد گاز را می گیرد. خروجی PWM جبران شده است که به کوادکوپتر اجازه می دهد تا تثبیت شود. این بلوک وجود دارد ، زیرا کوادکوپترها مستعد اختلال در هوا هستند و به نوعی تثبیت نیاز دارند. ما از زاویه های اویلر استفاده می کنیم ، زیرا برای تلنگر یا زاویه های سنگین که ممکن است باعث قفل گیمبال شود برنامه ریزی نمی کنیم. ورودی: اتوبوس داده های 25 بیتی CTL_IN = {[24] GO ، [23:16] اویلر X ، [15: 8] Euler Y ، [7: 0] Throttle Percentage} ، Clock (clk) ، Synchronous CLR (sclr) خروجی: موتور 1 PWM ، موتور 2 PWM ، موتور 3 PWM ، موتور 4 PWM ، درصد دریچه گاز PWM درصد گاز سلولی PWM است برای راه اندازی اولیه ESC استفاده می شود ، که 30٪ - 70٪ PWM را می خواهد ، نه محدوده موتور 1-4 PWM. پیشرفته - بلوک های IP Vivado Zynq: 8 اضافه (LUT) 3 تفریق (LUT) 5 ضرب کننده ها (حافظه بلوک (BRAM)) clock_div.sv (AKA pwm_fsm.sv) هدف: کنترل سخت افزار ، شامل خروجی MUX ، PWM و sclr برای motor_ctl_wrapper. هر ماشین حالت محدود (FSM) برای یک مورد استفاده می شود: کنترل سخت افزار دیگر. هرگونه انحراف بزرگ از این هدف می تواند باعث شود که FSM فرض شده شکل دیگری از ماژول (شمارنده ، جمع کننده و غیره) را به خود بگیرد. pwm_fsm دارای 3 حالت است: INIT ، CLR و FLYINIT: به کاربر اجازه دهید ESC را به صورت دلخواه. یک سیگنال انتخابی به mux_pwm ارسال می کند که PWM مستقیم را به همه موتورها خروجی می دهد. تا زمان GO == '1' به خود باز می گردد. CLR: داده ها را در motor_ctl_wrapper و ماژول pwm out پاک کنید. FLY: برای تثبیت کوادکوپتر برای همیشه حلقه کنید (مگر اینکه تنظیم مجدد شود). PWM جبران شده را از طریق mux_pwm ارسال می کند. ورودی: GO ، RESET ، clkOutput: RST برای تنظیم مجدد ماژول ها ، FullFlight به حالت FLY سیگنال ، دوره اجرای atmux_pwm.sv هدف: ورودی: خروجی: PWM برای هر 4 موتور spwm.sv هدف: ورودی: خروجی: