Athena: Üçlü Mikrodenetleyici Mimarisiyle İlk Uçuş Kontrolcüsü Tasarımı

Roket ve uçuş kontrolcü tasarımı alanında yeni bir yaklaşım olarak Athena adlı açık kaynaklı bir uçuş kontrolcüsü geliştirilmiştir. Bu tasarımda, farklı görevler için üç ayrı STM32 mikrodenetleyici (MCU) kullanılmıştır: STM32H753VIT6 (MPU), STM32H743VIT6 (TPU) ve STM32G474RET6 (SPU). Bu mimari, sensör verilerinin toplanması, işlenmesi ve uçuş komutlarının yönetilmesi gibi işlevlerin dağıtılması amacıyla tercih edilmiştir.

Tasarım Özellikleri

Athena uçuş kontrolcüsü, aşağıdaki teknik özellikleri içermektedir:

• Üçlü MCU Yapısı: Farklı görevler için üç ayrı STM32 mikrodenetleyici kullanılmıştır.

• Pyro ve PWM Kanalları: 6 adet 12V doğrudan batarya bağlantılı pyroteknik kanalı ve TVC ile kanat kontrolü için toplam 6 PWM kanalı.

• Sensörler: Üçlü ICM-45686 IMU, LIS2MDLTR manyetometre, ICP-20100 ve BMP388 barometreler.

• İletişim ve Konumlandırma: NEO-M8U-06B GPS, LoRa RA-02 telemetri modülü ve Bluetooth DA14531MOD.

• Depolama: SD kart ve Winbond W25Q256JV flash bellek.

• Güç Yönetimi: 7.4-12V LiPo batarya, BQ25703ARSNR şarj entegresi ve USB-C PD desteği.

• 6 Katmanlı PCB: Sinyal, toprak ve güç katmanları içeren çok katmanlı baskılı devre kartı.

Ayrıca Bakınız

Eight Sleep Pod 4 Hub'daki Hasarlı Buck Dönüştürücüsünün Mini-Buck ile Onarımı ve IoT Donanım Seçimi

Eight Sleep Pod 4 hub'ındaki buck dönüştürücü arızası cihazın ısıtma fonksiyonunu etkiledi. Mini buck dönüştürücü kullanılarak hızlı ve etkili bir onarım gerçekleştirildi. IoT donanım seçiminde basit mikrodenetleyicilerin yeterliliği vurgulandı.

24 Bit, 16ksps, 8 Kanal WiFi ve BLE Destekli Beyin-Bilgisayar Arayüzü Tasarımı

24 bit çözünürlükte, 16 kHz örnekleme hızına sahip 8 kanallı EEG sistemi WiFi ve BLE ile kablosuz veri aktarımı sunar. Güvenlik, elektrot çeşitliliği ve açık kaynak yazılım desteği ile geliştirilmiştir.

Ev Yapımı Dozimetre Tasarımı: ArDos Devresi ve Arduino Pro Mini Kullanımı ile Radyasyon Ölçümü

ArDos devresi, SBM-20 parçacık sayacı ve Arduino Pro Mini kullanılarak ev yapımı dozimetre tasarımı anlatılmaktadır. Elektronik öğrenimi ve mikrodenetleyici bilgisi önemlidir.

Arctyx Nano: Açık Kaynaklı, Düşük Maliyetli FPGA Geliştirme Kartının Teknik ve Yazılım Özellikleri

Arctyx Nano, ICE40-UP5K FPGA ve RP2350A mikrodenetleyici içeren, açık kaynaklı ve düşük maliyetli bir FPGA geliştirme kartıdır. Tasarım ve yazılım özellikleriyle eğitim ve hobi amaçlı kullanıma uygundur.

ATtiny24A Tabanlı Düşük Güç Tüketimli Binary Bileklik Saat Tasarımı ve Uygulaması

ATtiny24A mikrodenetleyici ile geliştirilen düşük güç tüketimli binary bileklik saat, BCD formatında zamanı gösterir. Tasarım, donanım, yazılım ve mekanik açıdan optimize edilmiştir.

Elektronik ve Mekanik Yaklaşımlarla Kendi Refleks Oyununuzu Tasarlama Yöntemleri

Bu makalede, temel elektronik ve mekanik bileşenlerle kendi refleks oyununuzu tasarlamanın yöntemleri, kullanılan malzemeler, çalışma prensipleri ve oyun modları detaylı şekilde anlatılmaktadır.

Quansheng UV-K5 El Telsizine Flex PCB ile MCU Kapasite Yükseltme ve Teknik İnceleme

Quansheng UV-K5 el telsizine esnek PCB implantı ile STM32G0C1CET mikrodenetleyici takılarak bellek kapasitesi yükseltildi. Tasarım, yazılım entegrasyonu ve yasal hususlar detaylıca ele alındı.

Qualcomm Destekli Arduino UNO Q: Teknik Özellikler ve Endüstriyel Uygulamalar

Qualcomm'un Arduino UNO Q kartı, QRB2210 işlemcisi ve STM32U585 mikrodenetleyicisiyle endüstriyel uygulamalara odaklanıyor. Açık kaynak kısıtlamaları ve yazılım ekosistemi tartışmaları sürüyor.

Üçlü MCU Kullanımının Tartışılması

Topluluk ve uzmanlar arasında Athena'nın üç mikrodenetleyici kullanımı çeşitli açılardan değerlendirilmiştir. Bazı görüşler, bu yaklaşımın aşırı karmaşık ve gereksiz olduğunu belirtirken, diğerleri ise bu yapının belirli avantajlar sağlayabileceğini ifade etmiştir.

Göreni iki kez baktıran 10 dikkat çekici ürün

devamını oku

Karmaşıklık ve Yazılım Yönetimi

Üç farklı MCU'nun yönetilmesi, üç ayrı firmware yığını geliştirme ve senkronize etme zorunluluğunu doğurmaktadır. Bu durum, özellikle gerçek zamanlı ve zaman kritik uygulamalarda hata ayıklama ve bakım süreçlerini zorlaştırabilir. Üniversite düzeyinde verilen gömülü sistemler derslerinde "gereksinimleri karşılamak için minimum karmaşıklık" ilkesi vurgulanmaktadır. Bu bağlamda, tek güçlü bir mikrodenetleyici ve gerçek zamanlı işletim sistemi (RTOS) kullanımı önerilmektedir.

Performans ve Çoklu Görev Yönetimi

STM32 mikrodenetleyiciler, kesme (interrupt) yönetimi ve DMA (Direct Memory Access) gibi donanım özellikleriyle çoklu görevlerin etkin şekilde yürütülmesini desteklemektedir. FreeRTOS gibi RTOS çözümleri, tek bir MCU üzerinde çoklu iş parçacığı (multithreading) ve görev zamanlaması yaparak, sensör verilerinin işlenmesi ve iletişim görevlerinin bloklanmadan yürütülmesini sağlar. Bu yöntem, üç MCU kullanmaya kıyasla daha az karmaşıklık ve daha kolay bakım sunar.

Donanım Kaynakları ve GPIO Sayısı

Tasarımcı, yeterli GPIO ve zamanlayıcı sayısı bulamadığı için üç MCU kullanmayı tercih ettiğini belirtmiştir. Ancak, STM32H7 serisi mikrodenetleyicilerin yüksek sayıda GPIO ve zamanlayıcıya sahip olduğu, ayrıca PWM çıkışlarının 12 bit çözünürlükte desteklendiği göz önünde bulundurulmalıdır. Ayrıca, PCA9685 gibi harici PWM sürücülerle de bu ihtiyaç karşılanabilir.

Yedeklilik ve Güvenilirlik

Üçlü IMU kullanımı yedeklilik amacıyla düşünülse de, ortak mod arızalarına karşı tam koruma sağlamamaktadır. Güç devresinde yedeklilik olmaması, sistemin genel güvenilirliğini düşürür. Gerçek yedeklilik için farklı bileşenlerle çift güç devresi ve farklı IMU modellerinin kullanılması önerilmektedir.

Tasarım ve Üretim Detayları

Athena'nın PCB tasarımında 6 katmanlı yapı tercih edilmiş, sinyal, toprak ve güç katmanları ayrılmıştır. Renkli silkscreen (baskı) kullanımı JLCPCB tarafından desteklenmektedir ancak EasyEDA yazılımının bazı kısıtlamaları ve 3D model uyumsuzlukları tasarım sürecinde zorluk yaratabilir.

Kablosuz modülün yerleşiminde bakır alanı kısıtlamalarına dikkat edilmemesi ve bazı kapasitörlerin pad boyutları ile uyumsuzluğu gibi detaylar, üretim ve performans açısından risk oluşturabilir.

Sonuç Değerlendirmesi

Athena projesi, karmaşık ve çok katmanlı bir uçuş kontrolcüsü tasarımında yeni yaklaşımlar denemektedir. Ancak, üç mikrodenetleyici kullanımı yazılım ve donanım karmaşıklığını artırmakta, bakım ve geliştirme süreçlerini zorlaştırmaktadır. Tek bir güçlü MCU ve RTOS kullanımı, bu işlevlerin daha verimli ve sürdürülebilir şekilde gerçekleştirilmesini sağlar. Ayrıca, yedeklilik ve güç yönetimi gibi kritik alanlarda daha kapsamlı çözümler geliştirilmelidir.

"Mikrodenetleyicilerde kesme yönetimi ve DMA kullanımı, görevlerin bloklanmadan yürütülmesini sağlar; bu nedenle tek bir MCU ile çoklu görevler etkin şekilde yönetilebilir."

Bu tür projelerde, gereksinimlerin doğru analiz edilmesi ve tasarım karmaşıklığının minimumda tutulması, başarı ve sürdürülebilirlik açısından önem taşır.