Новый конструктор регулярной лиги чемпионата «Воздушноинженерная школа»

1.

Новый конструктор регулярной
лиги чемпионата «Воздушноинженерная школа»
Разработчики:
CanSat в Самаре
Владимирская область 2020
1

2.

Недостатки имеющегося конструктора
Конструктивные:
• Неудобство использования плат поперек аппарата
• Тяжелая металлическая конструкция
• Крепление торцевых элементов в двух точках
• Недостаточная компактность
Электромонтажные:
• Сложность подключения плат между собой
• Избыточные габаритные разъемы
• Сложность установки своих плат
Электротехнические и электронные:
• Устаревающий микроконтроллер
• Дорогой программатор
• Невозможность отладки
• Отсутствие методов адекватной работы с АКБ
• 5В питание МК
Организационное
• Фрагментарная документация
2
2

3.

Конструкция аппарата: платы
3
3

4.

Конструкция аппарата: сборка стека
4
4

5.

Конструкция аппарата: пример сборки целиком
5
5

6.

Микроконтроллер
Сравнение используемого сейчас и нового микроконтроллера
Параметр
Старый конструктор
Новый конструктор
Название
Atmega128(A)
STM32F401RE
Семейство
Atmega, старая
STM32 F4
Архитектура
8-битный AVR
32-битный ARM, Cortex M4
Тактовые частоты
До 20МГц
До 84 МГц, часовой кварц
Оперативная память
4 кБ
96 кБ
Постоянная память
128 кБ
512 кБ
Программирование
ISP, 3т.р. в магазине, 150р. Али
То же, что и отладка
Отладка
JTAG, не выведен, отладчик 5 т.р.+
SWD, 150р на Али
GPIO
53
50
Интерфейсы
2 UART, 1 SPI, 1 I2C
3UART, 4SPI, 3I2C, SDIO, USB,
Кроме того
Полная совместимость с
AtmegaS128
RTC, VBAT, много таймеров
И все это за
260р
250р
6
6

7.

Среды разработки под STM32
Atmega:
Atmel Studio (бесплатная, AVR + ATSAM)
MplabX (бесплатная, AVR (beta) + ATSAM (beta) + PIC)
STM32:
CubeIDE (от производителя, только STM32)
Keil (платная, много что поддерживает, де факто стандарт для
индустрии)
IAR (платная, много что поддерживает)
CoIDE (бесплатная, не только STM32)
Atolic TrueStudio (не только STM32, устарел, по сути из него
вырос CubeIDE)
7
7

8.

Особенности разработки для STM32
Стоит учитывать
наличие и
использовать с
осторожностью:
STM32 Cube
GitHub
8
8

9.

Датчики
Датчики старого конструктора:
DS1820 (температура, 1wire)
ADXL345 (Ускорение, SPI)
BMP280 (Давление, SPI)
Датчики нового конструктора:
DS18B20 (температура, 1wire)
LSM6DS3 (ускорение + угловая скорость, SPI)
LIS3MDL (индукция магнитного поля, SPI)
BME280 (давление + влажность, SPI)
LSM9DS1 (опциональный, не запаян, ускорение, угловая
скорость, индукция магнитного поля, SPI)
ATGM336H (GNSS, UART)
9
9

10.

9DOF
+
=
9DOF – полноценная инерциальная
навигация и ориентация в пространстве
10
10

11.

GNSS
Чудо китайской электронной
промышленности – навигационный
модуль за 200р
• 3,3В
• NMEA
• Поддержка активной антенны
11
11

12.

Кроме того
Дополнительные средства:
Расширитель портов для INT и DataReady пинов датчиков (I2C)
Сдвиговый регистр для выходов (SPI-подобный)
Мультиплексор
Операционный усилитель
Коммутация нагрузок:
Транзисторы
RemoveBeforeFlight
12
12

13.

Структура электроники аппарата: Плата с датчиками
13
13

14.

Структура электроники аппарата: Плата с датчиками
14
14

15.

Структура электроники аппарата: плата МК
Фирменный шрифт внедрен в файл презентации для отображения на компьютерах,
на которых данный шрифт отсутствует.
15
15

16.

Структура электроники аппарата: плата МК
16
16

17.

Структура электроники аппарата: система питания
Фирменный шрифт внедрен в файл презентации для отображения на компьютерах,
на которых данный шрифт отсутствует.
17
17

18.

Структура электроники аппарата: система питания
18
18

19.

Структура электроники аппарата: радио плата
Фирменный шрифт внедрен в файл презентации для отображения на компьютерах,
на которых данный шрифт отсутствует.
19
19

20.

Структура электроники аппарата: радио плата
20
20

21.

FPGA
FPGA – field programmable gate array. Она же программируемая логическая матрица
(ПЛМ), она же программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС)
21
21

22.

FPGA
Фирменный шрифт внедрен в файл презентации для отображения на компьютерах,
на которых данный шрифт отсутствует.
22
22

23.

Что с этим вообще делать?
• Матрица коммутации
• Независимый генератор сигналов
• Управляемый источник ШИМ
• Генератор частоты
• Преобразователь интерфейсов
• SPI-UART
• SPI-I2C
• SPI-параллельный выход
• Первичная обработка данных
• Работа с датчиком и упаковка данных
• Простые вычисления
• Переупаковка данных с камеры
• Полноценная обработка
• Инерциальная навигация
• Обработка видео
• Обработка GPS (NMEA строка)
23
23

24.

Структура электроники аппарата: FPGA
Фирменный шрифт внедрен в файл презентации для отображения на компьютерах,
на которых данный шрифт отсутствует.
24
24

25.

Структура электроники аппарата: FPGA
25
25

26.

Кумарин Алексей Андреевич
CanSat в Самаре
Вопросы можно задать в группе в ВК
vk.com/cansat_samara
Клуб молодежного
аэрокосмического приборостроения
«Космический градиент»
vk.com/space_gradient
26