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无人机核心部件 8大主流主控芯片

发布于:2021-01-23 20:19来源: 作者: 点击:

遍观无人机市场的上游芯片供应商,尤其是主控芯片,却还是以欧美韩系厂商为主导,小编特别盘点了当下主流的8大无人机主控芯片,供大家参考:

  1、意法半导体STM32系列

  目前意法半导体的STM32系列是国内采用率很高的无人机主控芯片,在这点上意法半导体有个做法很聪明,它很早就赞助了全国大学生电子设计大赛,赛事推荐的无人机项目的主控芯片就是STM32,学生们熟悉了它的主控平台,工作后要做无人机自然也会选择它。

  STM32系列又有STM32F0/F1/F2/F3/F4/F7/L0/L1/L4多个产品系列,其中,STM32F4系列在无人机中应用较为广泛。

  基于ARMCortex-M4的STM32F4系列MCU采用了意法半导体的NVM工艺和ART加速器,在高达180MHz的工作频率下通过闪存执行时其处理性能达到225DMIPS/608CoreMark,这是迄今所有基于Cortex-M内核的微控制器产品所达到的最高基准测试分数。

  由于采用了动态功耗调整功能,通过闪存执行时的电流消耗范围为STM32F410的89μA/MHz到STM32F439的260μA/MHz。

  STM32F4系列包括八条互相兼容的数字信号控制器(DSC)产品线,是MCU实时控制功能与DSP信号处理功能的完美结合体:

  高级系列

  STM32F469/479–180MHzCPU/225DMIPS,高达2MB的双区闪存,带SDRAM和QSPI接口,Chrom-ARTAccelerator、LCD-TFT控制器和MPI-DSI接口

  STM32F429/439–180MHzCPU/225DMIPS,高达2MB的双区闪存,具有SDRAM接口,Chrom-ARTAccelerator和LCD-TFT控制器

  STM32F427/437–180MHzCPU/225DMIPS,高达2MB的双区闪存,具有SDRAM接口、Chrom-ARTAccelerator、串行音频接口,性能更高,静态功耗更低

  基础系列

  STM32F446–180MHz/225DMIPS,高达512KB的Flash,具有DualQuadSPI和SDRAM接口

  STM32F407/417–168MHzCPU/210DMIPS,高达1MB的Flash,增加了以太网MAC和照相机接口

  STM32F405/415–168MHzCPU/210DMIPS,高达1MB的Flash、具有先进连接功能和加密功能

  基本型系列

  STM32F411–100MHzCPU/125DMIPS,具有卓越的功率效率,更大的SRAM和新型智能DMA,优化了数据批处理的功耗(采用批采集模式的动态效率系列)

  STM32F410–100MHzCPU/125DMIPS,为卓越的功率效率性能设立了新的里程碑(停机模式下89μA/MHz和6μA),采用新型智能DMA,优化了数据批处理的功耗(采用批采集模式的动态效率?系列),配备真随机数发生器、低功耗定时器和DAC

  STM32F401–84MHzCPU/105DMIPS,尺寸最小、成本最低的解决方案,具有卓越的功耗效率(动态效率系列)

  2、高通骁龙Flight平台

  在CES2016上,Qualcomm Incorporated子公司Qualcomm Technologies、腾讯和零度智控发布并展示了一款基于高通骁龙Flight平台的商用无人机YING,将于2016年上半年在全球上市。

  骁龙Flight是一块高度优化的58x40mm开发板,专门针对消费级无人机和机器人应用而设计。骁龙Flight包含一颗骁龙801SoC(由四颗主频为2.26GHz的核心组成),支持GPS、4K视频拍摄、强劲的连接性以及先进的无人机软件和开发工具,双通道Wi-Fi和蓝牙模块,支持实时飞行控制系统,拥有全球导航卫星系统(GNSS)接收器,支持4K视频处理,支持快速充电技术,而这一切全被整合在一张名片大小的主板上。带来了最前沿的移动技术以打造全新级别的消费级无人机。

  骁龙Flight

  这款芯片可把4K无人机的平均价格从约合人民币7791元拉低至约合人民币1948-2597元,续航从20分钟延长到45-60分钟,是不是立马觉得它很接地气。

  骁龙Flight平台具有先进的处理能力,依靠高通HexagonDSP可实现实时飞行控制,内置高通2x2Wi-Fi和蓝牙连接,和经优化的领先的全球导航卫星系统(GNSS)以支持高度精确的定位。骁龙Flight平台的目的是满足无人机消费者最想要的高级功能,包括:

  1、4K视频—支持4K高清摄像、图形优化和视频处理功能,以及同步720p解码。

  2、先进通信和导航—双通道2*2802.11nWiFi、蓝牙4.0和5HzGNSS定位功能,以及基于HexagonDSP的实时飞行控制。

  3、鲁棒摄像和传感—4K立体VGA,光流摄像机、惯性测量单元(IMU),气压传感器,以及额外的传感器支持和端口。

  4、高通快充技术—支持视频/图片之间的电池快速充电。

  骁龙801处理器支持世界上一些最热门的智能手机,包括一个2.26GHz的四核高通KraitCPU,高通Adreno330GPU,HexagonDSP,以及可选的视频解码引擎和双图形信号处理器(ISP)。

  这些功能组件构成了一个异步计算平台,支持如避障和视频稳定性等无人机先进功能的开发。

  3、英特尔凌动处理器

  CES2016上,英特尔展示了无人飞行器(UAV)领域采用英特尔实感技术的Yuneec Typhoon H,该设备具有防撞功能,具有方便起飞、配备4K摄像头和360度万向接头,以及遥控器内置显示屏等特点,让运动爱好者们能够捕捉运动中的自己。Yuneec计划在2016年上半年将这款设备推向市场。

  内置了高达6个英特尔的“Real Sense”3D摄像头,采用了四核的英特尔凌动(Atom)处理器的PCI-express定制卡,来处理距离远近与传感器的实时信息,以及如何避免近距离的障碍物。

  英特尔把无人机作为其处理器产品的一大新兴应用加以推广,但从宣传力度来看,英特尔似乎更愿意看到其这两年主打的RealSense实感技术即3D摄像头的无人机应用有所突破。关于英特尔的处理器我们了解的很多了,这里就重点介绍下英特尔的Real Sense 3D摄像头。

  从硬件部分,它是支持Intel实感计算的3D摄像头;

  从软件部分,它是Intel“实感”计算的SDK;

  Intel 3D摄像头分为两种,一种是用于近距离,精度较高的前置3D摄像头,另一种是可用于较远距离,精度稍低的后置3D摄像头。

  前置实感3D摄像头和Kinect一样,它的工作原理也是“结构光”。至于结构可以具体可以看下图:

  至于远距离的3D摄像头,Intel使用“主动立体成像原理”,它模仿了人眼的“视差”原理,通过打出一束红外光,以左红外传感器和右红外传感器追踪这束光的位置,然后用三角定位原理来计算出3D图像中的“深度”信息。

  它的结构是这样的:

英特尔实感3D摄像头可以根据被用于设备在前置/后置的不同位置,被分为R系列与F系列。被用在Dell Venue87840中的后置摄像头型号为Snapshot R100,同系列还有R200。而一般被用于传统电脑、笔记本电脑和一体机等产品中的前置摄像头则被称为F系列,目前的设备有F200。

  R200主要针对平板使用,其主要用途包括了3D扫描、家庭装潢、身临其境的试衣、图像和视频处理、游戏应用等五个方面。相比前者,R100在功能定位方面要简单许多,其最主要的任务便是支持Real Sense。此外,F200的主要用途包括了获取3D数据的捕捉、扫描,手势控制,以及沉浸式的协作。

  4、三星Artik芯片

  三星的Artik芯片有三个型号,其中应用于无人机的主要是Artik5,Artik5尺寸为29x25mm,搭载1GHz ARM双核处理器(Mali 400 MP2 GPU),搭配的是512MB LPDDR3内存以及4GB eMMc闪存。支持Wi-Fi、低功耗蓝牙,支持802.11 b/g/n。此外,该芯片还能对解码H.264等格式720p 30fps的视频进行解码,并提供了TrustZone。

  ARTIK5采用三星下一代ePoP封装技术,为广泛的设备和应用提供计算能力和存储容量的最佳组合,在性能和功耗之间实现平衡。集成有业界最佳的安全特性。

  ARTIK5模块为高度集成的系统模块,采用Exynos架构的双核ARMCortex-A7处理器,同时集成DRAM和闪存、一个安全元件(SE),并提供多种标准的数字控制接口,支持外部传感器以及高性能外围器件,以扩展模块功能。

5、德州仪器OMAP3630

  德州仪器的OMAP3630曾经在单核时代的智能手机领域风光无限,但随着多核成为主流,以及德州仪器逐渐淡出消费电子,OMAP3630的战场也转移到无人机这样的新兴市场。

6、Atmel Mega2560芯片

  Atmel的AVR处理器芯片在国外的无人机中被采用的很多,但在国内被意法半导体占去了大部分市场。其特性参数包括:

  核心处理器:AVR

  内核位数:8-位

  速度:16MHz

  连通性:EBI/EMI,I2C,SPI,UART/USART

  外围设备:欠压检测/复位,POR,PWM,WDT

  输入/输出数:86

  程序存储器容量:256KB(256Kx8)

  程序存储器类型:FLASH

  EEPROM大小:4Kx8

  RAM容量:8Kx8

  电压-电源(Vcc/Vdd):4.5V~5.5V

  数据转换器:A/D16x10b

  振荡器型:内部

  工作温度:-40°C~85°C

  封装/外壳:100-TQFP,100-VQFP

7、XMOS XCORE多核微控制器

  多轴飞行器需要用到四至六颗无刷电机(马达),用来驱动无人机的旋翼。而马达驱动控制器就是用来控制无人机的速度与方向。原则上一颗马达需要配置一颗8位MCU来做控制,但也有一颗MCU控制多个BLDC马达的方案。

  活跃在在机器人市场的欧洲处理器厂商XMOS也表示已经进入到无人机领域。目前XMOS的xCORE多核微控制器系列已被一些无人机/多轴飞行器的OEM客户采用。在这些系统中,XMOS多核微控制器既用于飞行控制也用于MCU内部通信。

xCORE多核微控制器拥有数量在8到32个之间的、频率高达500 MHz的32位RISC内核。xCORE器件也带有Hardware Response I/O接口,它们可提供硬件实时I/O性能,同时伴随很低的延迟。多核解决方案支持完全独立地执行系统控制与通信任务,不产生任何实时操作系统(RTOS)开销。xCORE微控制器的硬件实时性能使得客户能够实现精确的控制算法,同时在系统内无抖动。

  8、新唐MINI 51系列

  虽然来自台湾,但终于有国产处理器出现了。

  Mini51为Cortex-M032位微控制器系列,其特点为宽电压工作范围2.5V至5.5V与-40℃~105℃工作温度、内建22.1184MHz高精度RC晶振(±1%精确度,25℃5V)、并内建DataFlash、欠压检测、丰富外设、整合多种串行传输接口、高抗干扰能力(8KVESD/4KVEFT)、支持在线系统更新(ISP)、在线电路更新(ICP)与在线应用程序更新(IAP),提供封装有TSSOP20、QFN33(4mm*4mm与5mm*5mm)与LQFP48。

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