Athena: Üçlü Mikrodenetleyici Mimarisiyle İlk Uçuş Kontrolcüsü Tasarımı

Athena, roket ve uçuş kontrolcüleri alanında deneyim kazanmak amacıyla geliştirilen açık kaynaklı bir uçuş kontrolcüsüdür. Tasarımında üç farklı STM32 mikrodenetleyici (MCU) kullanılmıştır: STM32H753VIT6 (MPU), STM32H743VIT6 (TPU) ve STM32G474RET6 (SPU). Bu üçlü MCU mimarisi, farklı görevlerin paralel ve bağımsız olarak yürütülmesini sağlamak üzere planlanmıştır.

Donanım Özellikleri

Athena'nın donanım bileşenleri aşağıdaki gibidir:

• Mikrodenetleyiciler: Üç farklı STM32 MCU, farklı görevler için ayrılmış.

• Pyro Kanalları: 6 adet, 12V batarya ile doğrudan bağlantılı ve sigorta korumalı.

• PWM Kanalları: 6 adet; 2 kanal itki vektör kontrolü (TVC) için, 4 kanal kanatçık kontrolü için.

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

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

• Depolama: SD kart ve Winbond W25Q256JV flash bellek.

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

• PCB: 6 katmanlı tasarım (Signal/GND/Power/Signal/GND/Signal).

Ayrıca Bakınız

Tamamen Delikli Bileşenlerden Oluşan USB Hub Tasarımı ve Endüstriyel Kullanımı

Delikli bileşenlerden oluşan USB hub tasarımı, RS232 ve USB bağlantılarını bir arada kullanarak endüstriyel uygulamalarda dayanıklı ve tamir edilebilir çözümler sunuyor. Mikrodenetleyici tabanlı kontrolü dikkat çekiyor.

BugBuster: ESP32-S3 Tabanlı Açık Kaynaklı Hepsi Bir Arada Hata Ayıklama ve Programlama Aracı

BugBuster, ESP32-S3 ve AD74416H entegresiyle donatılmış, çok işlevli açık kaynaklı hata ayıklama ve programlama cihazıdır. Uzaktan kontrol, esnek sinyal yönlendirme ve programlanabilir güç kaynakları sunar.

Evde Malzemelerle Kendi Refleks Oyununuzu Tasarlama ve Geliştirme Süreci

Evde bulunan malzemelerle yapılan refleks oyunu, elektromıknatıslar ve ESP32 mikrodenetleyici kullanarak oyuncunun reflekslerini test eder. Tasarım, işleyiş ve geliştirme önerileri ele alınmaktadır.

Diyot Matrisi ile Mikrodenetleyici Entegrasyonunda Klavye Tasarımı ve Uygulamaları

Diyot matrisi, mikrodenetleyicilerde sınırlı I/O pinleriyle çok sayıda tuş kontrolü sağlar. Raspberry Pi Pico gibi cihazlarla entegrasyon, ekonomik ve etkin klavye tasarımına olanak tanır.

ITS1A Thyratron Tüp Saat: Soğuk Savaş Döneminden Benzersiz Neon Gösterge Teknolojisi

ITS1A thyratron tüpü, Sovyetler Birliği'nin Soğuk Savaş döneminde geliştirdiği, fosfor kaplı yeşil segmentleri ve düşük voltajlı dijital kontrolüyle dikkat çeken nadir bir neon gösterge türüdür.

Kurtarılmış Parçalarla Programlanabilir Elektronik Yük ve Batarya Test Cihazı Tasarımı ve Özellikleri

Geri dönüştürülmüş parçalar kullanılarak tasarlanan programlanabilir elektronik yük ve batarya test cihazı, sabit akım deşarjı, voltaj koruması ve gelişmiş termal yönetim özellikleri sunar. Cihaz, mikrodenetleyici kontrollü işlevleri ile kullanıcıya kapasite ölçümü ve görsel geri bildirim sağlar.

CRT Sürücü Tasarımı: Temel İlkeler ve Modern Mikrodenetleyici Entegrasyonu ile Yeniden Canlandırma

CRT sürücü devresi, temel elektronik prensipleri ve modern mikrodenetleyiciler kullanılarak, yüksek voltaj güvenliği ve boşaltma devresi gibi kritik tasarım öğeleriyle yeniden tasarlandı. Proje, sürdürülebilir ve erişilebilir bileşenlerle klasik teknolojiyi güncelledi.

Motosikletler için Evrensel Çekiş Kontrol Sistemi Tasarımı ve Teknik Zorlukları

Motosikletler için çekiş kontrol sistemi tasarımında kullanılan sensörler, mikrodenetleyiciler ve ateşleme kesme yöntemleri detaylıca incelenmiş, mekanik rölelerin sınırlamaları ve güvenlik riskleri ele alınmıştır.

Üçlü MCU Mimarisi ve Tartışmalar

Athena'nın tasarımında üç MCU kullanılması, toplulukta çeşitli görüşlere yol açmıştır. Bazı uzmanlar, bu yaklaşımın gereksiz karmaşıklık ve bakım zorlukları getireceğini belirtmişlerdir. Özellikle, tek güçlü bir STM32H7 serisi mikrodenetleyicinin, uygun yazılım ve gerçek zamanlı işletim sistemi (RTOS) kullanımıyla tüm sensör verilerini işleyip komutları yönetebileceği vurgulanmıştır.

Herkesin fark etmeden geçtiği 10 muhteşem keşif

devamını oku

Yazılım ve Çoklu İş Parçacığı (Multithreading)

STM32 mikrodenetleyicilerinde gerçek zamanlı işletim sistemleri (örneğin FreeRTOS) kullanılarak çoklu iş parçacığı (multithreading) gerçekleştirilebilir. Bu sayede, tek bir MCU üzerinde farklı görevler kesintiler (interrupts) ve doğrudan bellek erişimi (DMA) ile etkin şekilde yönetilebilir. Böylece, işlemci kaynakları verimli kullanılırken, karmaşık çoklu MCU iletişimi ve senkronizasyonu ihtiyacı ortadan kalkar.

Donanım Kaynakları ve GPIO İhtiyacı

Athena tasarımcısı, yeterli GPIO ve zamanlayıcı (timer) sayısı bulamadığı için üç MCU kullanmayı tercih ettiğini belirtmiştir. Ancak, bazı yorumcular, STM32H7 serisinin yüksek sayıda GPIO ve gelişmiş zamanlayıcı kaynakları sayesinde tek MCU ile bu ihtiyaçların karşılanabileceğini savunmuştur. Ayrıca, servo kontrolü için 12 bit PWM çıkışlarının desteklenmesi önemlidir ve bu da uygun timer yapılandırmaları ile sağlanabilir.

Yedeklilik ve Güvenilirlik

Üçlü MCU mimarisi, genellikle yedeklilik ve hata toleransı amacıyla tercih edilir. Ancak Athena'da bu amaçla değil, işlem yükünü bölmek ve engelleme (blocking) operasyonlarından kaçınmak için kullanılmıştır. Yine de, sensörlerin aynı türden ve aynı şekilde yerleştirilmiş olması, ortak mod arızalarına karşı yetersiz yedeklilik anlamına gelir. Güç yönetiminde de yedeklilik bulunmamaktadır; bu da sistemin genel güvenilirliğini sınırlamaktadır.

Tasarım ve Üretim Notları

• Tasarımda kullanılan EasyEDA platformunun, tasarım dosyalarının mülkiyetini sınırladığı ve bazı 3D model eşleşmelerinde uyumsuzluklar olduğu belirtilmiştir.

• PCB üzerinde kablosuz modül için bakır alan koruma (keep out) kurallarına tam uyulmamış olabilir.

• Çok renkli baskı (silkscreen) JLCPCB tarafından desteklenmekte ancak EasyEDA kullanımı zorunludur.

Sonuç Değerlendirmesi

Athena projesi, uçuş kontrolcü tasarımında üçlü MCU kullanımı ve zengin donanım bileşenleriyle dikkat çekmektedir. Ancak, topluluk görüşleri, bu yaklaşımın gereksiz karmaşıklık ve bakım zorlukları getirdiği yönündedir. Tek güçlü MCU ve RTOS kullanımıyla benzer işlevlerin daha sade ve verimli şekilde gerçekleştirilebileceği vurgulanmıştır. Ayrıca, yedeklilik ve güvenilirlik açısından sensör ve güç yönetimi tasarımının geliştirilmesi önerilmektedir. Proje, açık kaynak olarak paylaşılmış ve tasarım dosyalarına GitHub üzerinden erişim sağlanabilmektedir.