Монастирецький О.Ю., Ланських Є.В.

Київський національний університет технологій та дизайну, Україна

Дослідження спеціалізованих мікропроцесорних систем для побудови безпілотних апаратів

Актуальність теми дослідження. Мікропроцесорні системи невпинно розвиваються з кожним днем, і завдяки цьому розвиваються і технології, які на них базуються. Актуальність застосування мікроконтролерних систем для побудови безпілотних апаратів в тому, що вони дозволяють побудувати багатофункціональний апарат, який можливо модифікувати і налаштовувати. Це дозволяє отримати “гнучкий” апарат який можливо використовувати в різних сферах діяльності людини.

Проведення дослідження та аналізу мікропроцесорних систем необхідне для обрання певної архітектури, яка використовується в апаратних платформах. Одні з найпоширеніших архітектур – CISC і RISC. Архітектура CISC використовується у сучасних процесорах Intel та AMD, які мають великий список інструкцій для широкого застосування. На відміну від CISC, RISC архітектура має менший список інструкцій, які використовуються для вирішення певного типу задач. Найпоширенішою архітектурою яка має модифіковану структуру RISC архітектури є AVR. Архітектура AVR являє собою поєднання переваг Гарвардської і Прінстонської архітектур, що дозволяє досягти прискорення та забезпечити ефективність виконання програм. Така організація забезпечує високу ефективність процесора при обробці даних [1].

Основною ідеєю всіх RISC архітектур є збільшення швидкодії за рахунок скорочення кількості операцій обміну з пам'яттю програм. Для цього кожну команду прагнуть вмістити в одну комірку пам'яті програм. При обмеженою розрядності комірки пам'яті це неминуче призводить до скорочення набору команд мікропроцесора [2].

Проведено дослідженя архітектур мікропроцесорних систем для побудови безпілотного апарату, які найбільш поширені та мають переваги у апаратній та програмній частині. Як результат – запропоновано обрати архітектуру AVR, так як даний тип архітектури має певну кількість простих інструкцій завдяки яким можливо досягти швидку пропускну здатність передачі сигналу, а саме головне що завдяки даній архітектурі витрачається мала кількість живлення для мікроконтролера. Архітектура AVR має власне сімейство мікроконтролерів ATMEGA, які базуються на даній архітектурі [3].

Проаналізовано сучасний стан розвитку апаратних платформ архітектури AVR. В якості найбільш придатної платформи для побудови літальних апаратів обрано Arduino, оскільки вона має просту реалізацію апаратної та програмної частини які базуються на мікроконтролері сімейства ATMEGA. Даний продукт має відкриту платформу і має постійне оновлення як у програмній так і в апаратній частині, а кількість продуктів які створюються на цій платформі з кожним роком збільшуються через свою простоту та доступність.

В роботі розглянуто принципи побудови підсистем, що забезпечують функціонування безпілотного літального апарату.

Результати досліджень можуть бути використані для побудови безпілотних літальних апаратів за допомогою різних мікропроцесорних систем. На рис.1 зображено схему безпілотного літального апарату.

Рис.1 ‒ Схема безпілотного літального апарату

Література:

1. Э. Таненбаум Архитектура компьютера 5-е издание Э. Таненбаум изд. питер – 2008.

2. Королев Л.Н. Архитектура электронных вычислительных машин Королев Л.Н. вид-во Научный мир – 2010.

3. Дэвид Паттерсон, Джон Хеннесси Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем Дэвид Паттерсон, Джон Хеннесси вид-во Питер – 2010.