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

Athena Uçuş Kontrolcüsü: Üçlü STM32 Mikrodenetleyici Mimarisi ve Tasarım Değerlendirmesi

Athena uçuş kontrolcüsü, üç ayrı STM32 mikrodenetleyici kullanarak sensör verisi işleme ve komut yönetimi yapıyor. Tasarımda karmaşıklık, yazılım yönetimi ve yedeklilik konuları ele alınıyor.

ITS1A Thyratron Tüpü: Soğuk Savaş Dönemi Gaz Dolgu Display Teknolojisi ve Teknik Özellikleri

ITS1A tüpü, Soğuk Savaş döneminde Sovyetler tarafından geliştirilen, yedi thyratronlu ve fosfor kaplamalı renkli gaz dolgu display tüpüdür. Düşük voltajlı mikrodenetleyici sinyalleriyle kontrol edilir ve eşsiz renkler sunar.

Breadboard İçin 6 MOSFET Modül Tasarımı ve ESP32 ile 12V LED Sürme Uygulamaları

Bu makalede, ESP32 gibi düşük voltajlı mikrodenetleyicilerle 12V LED panelleri sürmek için breadboard üzerinde kullanılan 6 MOSFET modül tasarımı ve uygulamaları detaylandırılmaktadır. Tasarımda MOSFET yerleşimi, lehim kalitesi ve sürücü güvenliği ele alınmaktadır.

ESP32 S3 Tabanlı 30x40mm Dokunmatik Ekranlı Akıllı Saat Tasarımı ve Geliştirme Süreci

ESP32 S3 mikrodenetleyicisi ile geliştirilen 30x40mm dokunmatik ekranlı akıllı saat prototipi, düşük güç tüketimi ve çoklu sensör entegrasyonu ile öne çıkıyor. Yazılım sıfırdan tasarlandı, açık kaynak planlanıyor.

Nixie Tüplü Bilek Saati Tasarımı ve Teknik Özellikleri Üzerine Detaylı İnceleme

Nixie tüplü bilek saati projesi, Almanya menşeli Z5900 tüplerle dijital rakamları neon ışıkla gösterirken, Atmega32 mikrodenetleyici ve ivmeölçerle enerji verimliliği ve kullanıcı deneyimini optimize eder.

İkili Yedi Segmentli Bilek Saati Tasarımı ve Okunması: Teknik ve Kullanıcı Deneyimi

İkili yedi segmentli bilek saati, segmentlere atanan ikili değerlerle zamanı gösterir. Tasarımda STM8L152K4 mikrodenetleyici kullanılır. Kullanıcıdan ikili sayı sistemine aşinalık gerektirir ve standart dışı segment değer ataması öğrenmeyi zorlaştırabilir.

Elektronik Deney Kitleri: Temel Prensiplerden Modern Eğitim Araçlarına Kapsamlı Bakış

Elektronik deney kitleri, temel devre prensiplerini uygulamalı öğrenme imkanı sunar. 20 yıl öncesinden günümüze eğitimdeki yeri ve modern alternatiflerle karşılaştırılması ele alınır.

Meower: 16 Kanallı Açık Kaynak Beyin-Bilgisayar Arayüzü Kartının Teknik Özellikleri ve Kullanımı

Meower, 16 kanallı açık kaynaklı BCI kartı olarak yüksek örnekleme hızı ve gerçek zamanlı filtreleme sunar. Wi-Fi üzerinden UDP ile veri aktarımı yaparak esnek kullanım sağlar.

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.

Bu 10 ürünü alan herkesin ortak yorumu: 'Harika!'

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.