[发明专利]可编程飞行器控制引擎IP核

权利要求书

1.一种可编程飞行器控制引擎IP核，其特征在于，所述IP核包括：

第一片上外设；所述第一片上外设接收飞行器三轴加速度、飞行器三轴角速度、GPS数据、测距数据、飞行器控制数据、第一PID参数和第二PID参数；所述飞行器控制数据至少包括姿态控制数据和航向控制数据；

连接第一片上外设和统一处理引擎堆，用于将飞行器三轴加速度、飞行器三轴角速度、GPS数据、测距数据、飞行器控制数据、第一PID参数和第二PID参数传输至统一处理引擎堆的第一DMA通道；

根据飞行器三轴加速度、飞行器三轴角速度、GPS数据、测距数据、飞行器控制数据、第一PID参数和第二PID参数生成飞行器各电机控制信号，并经由第二DMA通道和第二片上外设传输至飞行器的统一处理引擎堆；

第二DMA通道；

第二片上外设；

所述统一处理引擎堆包括：

根据飞行器三轴加速度和飞行器三轴角速度数据进行姿态融合计算确定飞行器当前姿态角的第一计算单元；

根据GPS数据和测距数据确定飞行器当前所处经纬度和高度的第二计算单元；

将飞行器控制数据、第一PID参数和第二PID参数传输给第四计算单元的第三计算单元；

连接第一计算单元、第二计算单元和第三计算单元，根据航向控制数据、第二计算单元确定的飞行器当前所处经纬度和高度、以及第一PID参数进行PID运算得出飞行器姿态角，并结合第一计算单元确定的飞行器当前姿态角、以及第二PID参数进行PID运算输出飞行器的垂直速度控制量、翻滚输入控制量、俯仰控制量和偏航控制量的第四计算单元；

连接第四计算单元，根据第四计算单元输出的飞行器的垂直速度控制量、翻滚输入控制量、俯仰控制量和偏航控制量，结合飞行器控制数据和飞行器模型生成飞行器各电机控制信号的第五计算单元；

所述统一处理引擎堆还包括：

用于暂存第一片上外设经由第一DMA通道传输过来的数据的输入寄存器；

用于暂存统一处理引擎堆将通过第二DMA通道输出的数据的输出寄存器；

用于暂存第一PID参数和第二PID参数的控制寄存器；

用于暂存各计算单元之间交互数据的共享数据存储器；

所述输入寄存器、输出寄存器与各计算单元之间通过快速互联总线连接；

第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元、第四计算单元和第五计算单元均具有数据存取部件；

所述控制寄存器和共享数据存储器与各计算单元的数据存取部件直接连接。

2.根据权利要求1所述的可编程飞行器控制引擎IP核，其特征在于，所述IP核还包括：

与飞行器外部设备实现数据交互的通用外设接口；所述统一处理引擎堆与通用外设接口相连接；

与通用外设接口相连接，用于运行用户自定义程序的主处理器；

与通用外设接口、统一处理引擎堆和主处理器相连接的仲裁器；所述仲裁器当主处理器和统一处理引擎堆同时申请访问通用外设接口时，根据预设优先级仲裁主处理器和统一处理引擎堆对通用外设接口的访问权。

3.根据权利要求1所述的可编程飞行器控制引擎IP核，其特征在于，所述统一处理引擎堆还包括：

连接第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元，用于将飞行器当前姿态角、飞行器当前所处经纬度和高度、飞行器控制数据回传至飞行器控制器的第六计算单元。

4.根据权利要求1所述的可编程飞行器控制引擎IP核，其特征在于，第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元、第四计算单元和第五计算单元采用超长指令集架构，并均包括：指令存储器、程序计数器、为各计算单元提供通用存储位置的本地寄存器、输入总线寄存器、输出总线寄存器、取指译码处理级、多个数据选择器Ⅰ、多个算术逻辑单元Ⅰ、第一执行级和写回级；

取指译码处理级控制程序计数器实现程序的顺序执行和跳转；

取指译码处理级依据指令地址从指令存储器中取出指令，并对取出的指令进行译码，按照超长指令集的指令格式译出控制信号；在控制信号的控制下，第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元、第四计算单元或第五计算单元包括的上述各寄存器的至少一个寄存器输出的数据经过数据选择器Ⅰ的选择后进入算术逻辑单元Ⅰ，各算术逻辑单元Ⅰ和第一执行级执行运算并向写回级输出运算结果，该运算结果通过写回级传输到上述各寄存器中的至少一个寄存器。