为什么无人机都喜欢使用Atmel公司的SAM E70?

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Eric Esteve 向我们解释了其最新的Cortex-M7 微控制器产品系列将会让无人机具备数不胜数的新能力,而不仅仅是飞行这一项功能


航空电子设备是一个已经成熟的市场,需要使用得到认证的系统解决方案:因为安全是一项绝对至高无上的要求,创新性的系统需要经过一整套严格的资格认证的检验。这就是为什么作为有人驾驶飞机的一个替代方案,无人机的快速普及能够让人感到印象深刻的原因了。在十年左右的时间里无人机的开发和应用范围已经极为广泛,从战场上的部署到娱乐项目的采用,价格从几百美元到数十万美元也是千差万别。但是,即使是在面向消费者的价格优惠的无人机市场上,所需要的处理能力不仅要求要配备具有极高性能的微控制器,而且这个微控制器还必须是一个多面手,能够管理内置的陀螺、加速度计、地磁感应器、GPS、云台、4到6轴的控制、光流等。
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       当我设计航空电子设备,也就是CFM56发动机的电子控制设备时(由美国的 GE 公司和法国的 Snecma 公司合作开发,安装在波音飞机和空中客车飞机上),CPU是只有几百美元的摩托罗拉 68020,其成本是平均每秒百万条指令20美元!虽然我对 Atmel | SMART SAM E70的价格可能不是那么地了解 - 我猜也许只有几美元吧- 但是我却知道这个微控制器的性能达到了 600 DMIPS。除了其极高的性能之外,这个产品系列还配置了一个极大的片上内存,最高可达384KB SRAM 和2MB 闪存 -这正是这一款微控制器被选中用来为“带有集成导航控制系统且可以躲避障碍和提高稳定性的无人机”提供支持的众多关键原因之一。

 

实际上,针对这一类应用的关键设计要求包括:600或以上DMIPS、照相机传感器接口、双 ADC 和 PWM 用于发动机控制、双CAN等,且所有设备都需要安装到一个小型的包装当中。只需看一看下面的方框图就可以将 MCU的功能与各种应用能力联系在一起了:陀螺(SPI)、加速度计(SPI x2)、地磁感应器(I2Cx2)、GPS(UART)、单或双通道云台(UART x 2)、4 或6轴控制通讯(CAN x2)、电压/电流(ADC)、模拟传感器(ADC)、光流传感器(通过图像传感器接口或 ISI)、以及用来支持云台和4或6轴 PWM控制的脉冲宽度调制(PWM x 8)。

 

如果你对产品还不是特别熟悉的话,那么我可以告诉你,SAM E70是以 ARM-Cortex M7 - 一种主要的且可进行多元处理的微控制器-为基础,将出色的性能与可支持广泛外设的多线程进程结合在一起。正是这种多线程支持能力将会毫无疑问地为无人机提供数不胜数的能力,而不仅仅是简单的飞行能力。

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      当今时代的无人机早就已经具备了在空中翱翔或者保持静止悬停状态、拍摄照片或高清视频等方面的能力。对于一个重量在1公斤以内的设备来说光是这些能力就已经很让人刮目相看了!但是,无人机市场早已经将目光投向了远方,在为今后的发展做好准备的同时,希望能够将更多的应用程序栈装载到无人机上,从而可以借助于自动化、路由选择、云连接(在可提供的情况下)、4G/5G、以及其他的无线通讯功能来提高对数据的提取和发布能力。

 

例如,可以设想一个只有几千名居民的小镇,每年只有那么几天或者几周的时间,成千上万的人会由于特殊的活动或者节日而涌入这个小镇。这些人都想要通过各自的手机实现对多媒体的访问,或者通过发送视频或者照片将现场的实时体验发送给朋友以共同分享,而所有的这一切都会在同时发生。4G/5G网络以及云架构并不是专为如此数量的人群而准备的,因此通讯系统可能会崩溃。但是,这个问题可以通过呼叫无人机前来支援而轻松地得到化解,因为无人机可以在这个时间段内让当地的通讯基础设施得到加强。

 

尽管这只是先进无人机可以完成的众多任务中的一个例子,但是在所有的无人机创新性应用中有一点却是共通的,即对相关的微控制器都提出了极为苛刻的性能要求:极高的数据处理性能、可提供较大的SRAM 和闪存、可支持广泛范围内的外部设备的多线程进程等。在上面的例子中,CortexM7 ARM-based SAM E70 微控制器就是一个理想的选择,因为这款微处理器具有超过 640 DMIPS的强大处理能力、拥有较大的片上SRAM(最高可达384KB)和闪存(最高可达2MB)、管理各类传感器、导航、自动化系统、伺服机构、电机、路由选择、调整、视频/音频等等方面的能力。

 

 

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