历史

大家还记得业余火箭专用的姿态测量设备KC316a吗？ XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/57745 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/62698

在2014年1月的火箭活动中，有一位朋友的火箭没了航电。为了帮助他及时发射，航天局赶制了第一代kc316x样机。

x表示eXtended（功能扩展）。kc316a仅有姿态记录功能，这对于探空火箭是不够的。那时候，我们利用手中的材料，制作了第一套kc316x样机：它是个75mm的圆柱体塑料罐子，内部有一只316a和辅助电路。添加了气压计，GPS，远距离测控（距离20km以上），点火和开伞控制器（通过kc301实现）。

图中是KC316X的第一代样机。为了在冬季进行发射（当地温度0 ~ -10°），正在对传感器进行低温校准。

我们完全重写了内部的程序代码，以支持这些额外扩充的传感器和通信设备。配套的KCSA任务控制中心软件用于显示、存储和分析这些数据。

功能规划

现在，我们开始设计kc316x正式版产品，为业余火箭提供集成一体化的电子系统方案，包括：制导导航与控制（GNC）、飞行数据记录（FDR）、遥测和遥控（TTC）、火工品驱动器（DRV）

KC316X主要功能

• GNC: 板载三轴陀螺仪，三轴加速度计，三轴磁罗盘，气压计，外置GPS接口。可实现完整的惯性导航功能。
• TTC: 外置数传接口。可连接数传电台实现测控功能
• DRV: 2路点火驱动输出，4路舵机驱动输出。方便驱动各种执行器
• FDR: 内置16M存储器，可记录飞行全程数据
• 极小的尺寸，允许安装在直径25mm的火箭之内
• 配套软件: KCSA任务控制中心

功能规划和接口规划

• 使用GY-86模块实现陀螺仪，加速度计，磁罗盘和气压计功能。通过i2c总线，可以获得各传感器的读数。
• GPS和数传电台通过串口连接到KC316X，电源由主板提供。
• 点火驱动输出使用与kc316a相同的设计，两个MOS管下拉驱动点火头。
• 舵机驱动采用标准的2.54间距3针接口，增加一个额外的3针接口用于输入舵机电源。配套一只外置BEC模块用于解决供电问题。
• 飞行数据记录部分与kc316a相同，记录芯片改用16MB容量的W25Q128
• 预留z轴高量程加速度传感器接口，预留空速管接口。
• PCB尺寸固定为50*25mm，提供用于固定数传模块和GPS的塑料安装支架。
• 添加usb接口。可以直接通过usb配置工作参数，下载FDR数据，或者更新固件。
• 1路PPM输入，用于接收遥控器信号。
• 1路FSEL接口（1个IO口引出），2路外部模拟量接口
• 1路额外的串口引出，1路额外的SPI引出。
• 预留出厂bootldr烧录接口，2.54间距3x2pin插针

芯片选型

从上面来开，功能较kc316a增加了很多，几乎已经到了塞不下的程度。kc316a使用的是mega328，使用arduino编程环境。kc316x测试版本的程序也是针对328开发的。

• 如果需要增加usb接口，为了达到使用方便的目的（最好能免去驱动程序），需要使用usbhid通信方式。这就必须使用带usb控制器的单片机，kc314b采用的usb转串口方式不适用于316x。
• 大量已有的代码采用arduino环境编写，移植到avr之外的单片机很困难，费事费力。现在工程师极为昂贵，好的软件工程师要15k-20k/mo，节约软件开发的工时是很有意义的。
• 增加的其他接口太多，mega328同系列的atmega32u4（arduino micro 主控）不能胜任。事实上任何一款megaAVR都不能解决316x的需求（3串口，1usb）

所以，我们决定使用AVR xMega来制作kc316x

因为xMega兼容AVR的代码，arduino开发环境打补丁之后可以使用xMega。xMega有USB接口，同时有很多串口，SPI，I2C……可以完全满足kc316x的需求

待续

我现在出门钓鱼（狭义的），晚上回来继续写