揭开无人机神秘面纱系列之4一飞控的内部探究（部分）
硬件：决定性能的上层建筑
处理器(CPU)
处理器(CPU,Central Pocessing Unit)是飞控的核心部件，运行飞控的核心算法，在当前流行的飞控产品中，带有片上实时操作系统的嵌入式处理器叫已经占领绝大部分市场，常见的核心类型有ARM、AVR、DSP或FPGA等。由于这些SoC或者MCU单片机集成度的高速发展，我们可以很方便地在一块电路板上板载多个单片机，所以×86工控机、PC104单板机、小型机等其他计算机在民用无人机的飞控系统中已经比较少见。
AVR单片机开启了开源飞控的先河AVR单片机架构简单，运行可靠，开发也比较容易，受到早期开源项目的普遍欢迎、它是最早的开源飞控Arduino所使用的核心处理器，所以很多衍生的飞控也使用这种单片机来进行核心运算。主要的代表就是ATmega328P和ATmega2560，前者用于Arduino,后者用于APM飞控。但是由于开源飞往的参与者越来越多，有些项目甚至至达到四千人的规模，开源飞控的发展也越来越迅速。一些只在商业飞控才能见到的高端算法也逐渐走进开源飞控，这导致AVR只这种8位单片机的计算能力和它所能集成的接口资源捉襟见肘，所以使用这种单片机的飞控也越来越少了。
ARM核心的单片机，作为低消耗高性能的代表，正在快速占领单片机市场。在飞控使用的ARM单片机主要分为两大阵营，一种是精简指令的工业低成本单片机，另一种则是带有Linux或安卓操作系统的高端复杂单片机。著名的STM32系列就是前者的代表产品，目前最流行的开源飞控大多使用这个系列，比如Pixhawk，该单片机具有32位运算核心，片上集成的接口包括中串口、SPI、I2C、PWM、AD、I0等，可以说是应有尽有。高端型号甚至集成硬件浮点运算，这对于飞控软件所需的导航飞控算法和滤波计算实在是雪中送碳。而大多数商业飞控则倾向于能够运行Linux、安卓、VxWorks等大型操作系统的高端ARM处理器，这种处理器功能类似手机处理器，具有更加强悍的计算能力，并且拥有多个核心，可以进行一定量地并行处理和协同处理，保证多个任务的实时性。带有操作系统可以保障团队的开发工作更加高效，并具有可继承性。飞思杜尔、三星、高通都有大量此类产品。
FPGA是一种高度定制、实时性无与伦比的处理器，准确得说它不算处理器，而是超大规模逻辑门的组合。你可以把它定义为任何核心，甚至可以在一片FPGA上定义多个不同种类的运算核心而相互协同、互不干扰。举个例子，一个一厘米见方的FPGA产品，通常包含几十万基至上千万个逻辑阵列，但是一个32位单片机的CortexMl核心，仅仅需要4300个逻辑门就可以了，由此可见其无人能及的强大，其他单片机难以驾驭的大数据的实时处理，FPCA能够胜任。最典型的例子就是机器视觉的实时处理。所以从实时性和处理能力来说，将FPGA用于飞控产品的开发几乎是完美的。但是当前FPGA的开发过程非常复杂，令许多工程师望而却步。
感兴趣请➕关注，分享给你精彩的无人机干货。
工控机主板和CPU卡
主板又叫主机板（Mainboard）、系统板（Systemboard）或母板（Motherboard）；是CPU所在的印制电路板，电脑的神经系统，集成了各种元器件插槽插座、接口等。工业PC机不带底板时与商用PC机一样都将CPU所在的印制电路板成为主板，在工控届也称为单板电脑，按其大小可分为普通主板和微型主板。
1.ATX工业主板
如下图所示，是研华的工业主板。研华的 ATX 主板 （MB）采用标准尺寸规格，让客户无需担忧兼容问题即能进行无缝升级，其拥有的标准 ATX 安装孔和 I/O 托架不仅可立即使用，并可减少配线需求及总成本支出。 此外，商用主板的生命周期通常较短，但是研华的工业级主板（IMB）却能支持长效使用寿命，并标榜严格版本控管，亦即将工程变更的需求降至最低，可减少昂贵的设计变更成本，并缩减维护与升级的可观费用与心力。对于需要使用商用现货产品，但要求具备 PCIe 与 PCI 适配卡扩充弹性，以及经久耐用的使用性、可靠度与可管理性等工业特色的客户，ATX 主板（MB） 是最佳的解决方案。
研华工控机主板
下图是研华公司的无源底板，共有13个 槽 ，其中7个ISA插槽，4个PCI插槽， 2个PICMG插槽。
无源底板
2.CPU卡
工业PC机带底板时CPU所在的印制电路板不称为主板，而称为CPU卡。卡按尺寸可分为全长卡、半长卡（或称短卡）。
全长卡是按PICMG（工业计算机协会）规定的尺寸生产的标准卡，如图1.16所示，是研华公司的全长卡。Advantech 的 PICMG (PCI 工业级计算机制造商协会) 嵌入式计算机与单板计算机支持 Intel® 的最新技术，包括 Intel 第二代与第三代处理器，发挥无与伦比的效能表现。嵌入式计算机、插槽式单板计算机皆采用硅材质制成，包括 CPU、芯片组及 I/O，产品规格亦符合 PICMG的标准规范。此外，由于电源与扩充接口都是透过背板操作。
全长卡
半长卡是按照全长卡的一般的长度生产的标准卡，如下图所示，是研华公司的半长卡，适用于ISA半长单板电脑，超低功率，无风扇EVA-X5800 CPU，具备512/256MB板载 DDR2内存；CRT+LCD双视频输出；集成浮点运算单元，支持FDD/PC104；可选模块，用于4 x RS-485，带自动数据流控。
半长卡
3.PC104板卡
PC/104是一种工业计算机总线标准，是一种专门为嵌入式控制而制定的工业控制总线。 它共有104条信号线，模块的标准尺寸为90mmX96mm。PCI04总线具有独特的自栈式总线结构，无底板，因而应用于嵌人式设备场合。PC104总线采用自层迭互联方式和3.6in×3.8in的小板结构，抛弃了PC大母板，使其更适合在尺寸和空间受限制的嵌入式环境下使用，如消费类电子产品：洗衣机、烘干机、收款机。
近年来，PC104工控机在军工产品中开始采用，如火箭、导弹和战斗机等。如下图所示的PC104主板，适用于嵌入式工控机。
PC/104主板
相关问答
ea和ec是什么意思?
EA是工业自动化部门,分7项目,平板电脑,UNO,工业显示器,采集卡,通讯卡以及交换机,WA+软件,还有个运动控制卡。EP就普通工控机,ARK,PPC之类。EC就是主...EA...
在座的老司机，谁清楚，北京质量好的电力监控软件，电力监控...
[回答]该装置采用与国外最新产品同等的DSP数字信号处理器和高速多路AD同采技术,在数据处理与显示存储上采用PC104工控机,功能强、便于操作与软件升级。引...
研华工控机的缺点有哪些
[回答]》研华的优势,广告曾铺天盖地,如今人人皆知。产品性能还可以。但价格偏高,性价比不算太好。2》研祥的,国内品牌,做的也不错。从使用情况来看,确实与...
苹果平板电脑可以扩展存储空间吗-ZOL问答
EP就普通工控机,ARK,PPC之类。EC就是主板,很小很小的板子,3.5寸.5寸,PC104等等如果没有root,应该不可以移动5条回答:【推荐答案】运行内存肯定是不可以加的...
麻烦回答一下！多大的贴片电容叫高容高压贴片电容？，贴片电...
[回答]aa贴片电容从几pF~100uF比较常见,容易购买,容值大于100uF的贴片钽电容价格昂贵,比较难买。区分贴片电容的方法:1、贴片电容容值在1uF以下的(一般...
