最全的無人機核心芯片及器件大盤點
2020年6月3日 來源：機器人網(wǎng) 瀏覽 1097 次 評論（0）
美國圍繞華為芯片的制裁已經(jīng)進一步升級了，根據(jù)美國商務(wù)部產(chǎn)業(yè)局在北京時間2020年5月15日晚發(fā)布的公告，要求采用美國技術(shù)和設(shè)備生產(chǎn)出的芯片，必須先經(jīng)過美國批準才能出售給華為。這是自去年5月美國將華為列入“實體清單”后，對華為限制措施的再次升級。而在無人機領(lǐng)域，大疆等中國的無人機企業(yè)也或多或少的感受到了危機，華為尚且能夠自研芯片，但是無人機企業(yè)的CPU等核心芯片、器件基本由國外供應(yīng)，那無人機方面依賴國外的核心芯片和器件有哪些呢?我們來進行一個的大盤點。首先，本文盤點的不僅僅是核心芯片，包括飛控系統(tǒng)中的CPU等核心控制單元，還有連接器件、傳感器件以及云臺等關(guān)鍵部件，即使是大疆在某些方面，除了CPU還是完全靠進口來解決。在無人機領(lǐng)域，CPU是必須的(幾十塊的玩具無人機除外)，而無人機方面的CPU和整體方案主要有大疆自研的飛控系統(tǒng)、高通提供的無人機設(shè)計平臺Snapdragon Flight、還有基于開源平臺APM、Px4等各種方案中用到的CPU。有網(wǎng)友拆解發(fā)現(xiàn)大疆早期的飛控用的nxp的lpc1768，消費級的32位處理器。后面可能有FPGA+dsp的方案。2018年發(fā)布的Spark曉，視頻處理用的是Intel旗下Movidius的Myriad 2計算機視覺處理芯片。后面有人發(fā)現(xiàn)其用了意法半導(dǎo)體的STM32F303、英特爾的Movidius MA2155 VPU、聯(lián)芯的LC1860C SoC和Atheros/高通的AR1021X雙頻Wi-Fi SoC。Mavic Mini視頻處理用的是Ambarella處理器，而有人拆解Mavic發(fā)現(xiàn)飛控芯片的主控CPU用的是ATMEL的M7內(nèi)核的ATSAME70Q21，主頻300MHZ 集成2048KB FLASH 384KB RAM。2、高通(Qualcomm)的Snapdragon Flight平臺高通于2015年推出的無人機設(shè)計平臺Snapdragon Flight主要有零度、普宙等公司用了，但是后來消費類市場基本被大疆壟斷以后，這兩家公司主要面向行業(yè)無人機，因此高通的無人機平臺和芯片應(yīng)該是一直停留在2016年的架構(gòu)和水平了。Snapdragon芯片集無線通信、傳感器集成和空間定位等功能于一體。采用了“RealSense”技術(shù)，能夠建起3D地圖和感知周圍環(huán)境，它可以像一只蝙蝠一樣飛行，主動避免障礙物。Snapdragon Flight之所以具有能夠拉低無人機的制造成本和售價的根本優(yōu)勢，是因為高通無人機芯片具有和智能手機相同的處理器，也可能包括其他一些相同部件，因此做到規(guī)?；a(chǎn)從而帶來成本優(yōu)化的效應(yīng);芯片高度集成化，節(jié)省了無人機多個高價模塊的合起來的成本，據(jù)悉各個模塊成本合計為無人機成本的30%~40%。對比當(dāng)時主要的無人機芯片解決方案，高通snapdragon flight 的CPU 尺寸小、主頻。但是高通的芯片方案似乎想魚與熊掌兼得，加上無人機市場競爭激烈，反而沒有搞起來。APM的開源系統(tǒng)市場上用的多的CPU是Atmel(愛特梅爾)。主控：ATMEL MEGA2560開發(fā)板。AT91M55800A，ARM7TDMI核、嵌入式ICE接口、存儲器以及外圍。有人說Atmel的AVR處理器芯片在國外的無人機中被采用的很多，但在國內(nèi)被意法半導(dǎo)體占去了大部分市場，其實不然，曾經(jīng)在國內(nèi)出貨量達到10萬+的飛控就是采用APM的Atmel CPU。PIXHawk 突破性地采用了整合硬件浮點運算核心的Cortex-M4的單片機作為主控芯片，內(nèi)置兩套陀螺和加速度計MEMS傳感器，互為補充矯正，內(nèi)置三軸磁場傳感器并可以外接一個三軸磁場傳感器，同時可外接一主一備兩個GPS傳感器，在故障時自動切換。主控制器STM32F427 32位微處理器：168 MHz，252 MIPS，Cortex M4核心與浮點單元。獨立供電的32位STM32F103備用故障保護協(xié)處理器，在主處理器失效時可實現(xiàn)手動恢復(fù)。小米旗下的飛米代無人機經(jīng)過了數(shù)次研發(fā)，初采用Arm芯片，但是研發(fā)失敗，后來與全志合作，采用全志R16方案，但是也經(jīng)歷了次發(fā)布的炸機事件，不過到現(xiàn)在已經(jīng)比較穩(wěn)定了。在無人機特興起特別是2015年火熱的消費類無人機市場的帶動下，其他各個廠商都推出了各自的主控方案，但是實際出貨的產(chǎn)品和銷量很少，有的是實驗性質(zhì)的，其中有：聯(lián)芯科技有限公司是大唐電信科技產(chǎn)業(yè)集團的核心企業(yè)之一，總部位于中國上海，從事2G、3G、4G移動互聯(lián)網(wǎng)終端核心技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，提供3G/4G移動終端芯片及解決方案。聯(lián)芯科技面向個人終端、家庭智能終端、行業(yè)應(yīng)用終端等產(chǎn)品提供核心芯片平臺及解決方案，產(chǎn)品形態(tài)覆蓋智能手機、平板電腦、數(shù)據(jù)類終端、穿戴式設(shè)備等多種移動消費電子產(chǎn)品。2014年第三季度正式上市的LC1860芯片，是國內(nèi)首顆面向公開市場商用的28nm 4G SoC芯片，是一顆自主可控的“中國芯”。2016年，大疆在其新一代的消費級航拍無人機——大疆精靈Phantom 4中，首次采用了聯(lián)芯方案LC 1860，這顆芯片也被應(yīng)用在了零度智控的代無人機上。LC1860具備“4G+28nm”的特性，支持LTE-TDD/LTE-FDD/TD-SCDMA/WCDMA/GGE五模， 集成4+1個Cortex A7 1.5GHz CPU、雙核GPU Mali T628、Trustzone架構(gòu)等特點，是國內(nèi)首顆面向公開市場商用的28nm 4G SoC芯片。主控：TI OMAP3630。Micron閃存，德州儀器電源管理+USB解決方案，Atheros802.11b/g/nWiFi控制器，博世BMA150加速器，BMP180氣壓傳感器，應(yīng)美盛的IMU-3000陀螺儀和運動處理器，微芯科技的PIC24HJ單片機。主控：Samsung Artik芯片。Artik 10采用1.3GHz八核處理器，擁有2GB內(nèi)存和16GB閃存。包括Wi- Fi、藍牙和藍牙低功耗、ZigBee和Thread。三星于2015年5月推出了低功耗芯片Artik，有三個規(guī)格，其中Artik1大小只有12mm*12mm，售價不到10美元，據(jù)悉規(guī)格不同，在處理速度、存儲能力以及無限電通信能力上均有差異。這芯片面向無人機和智能家具等互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。業(yè)界普遍認為Artik將成為三星對抗高通及英特爾的殺手锏，但嚴格來說，三星還只是后來者。相比起英特爾試圖利用其處理器進入無人機市場，來彌補PC銷售的疲軟態(tài)勢，英偉達沒有迫切進入無人機市場的理由，其核心的GPU圖形處理器業(yè)務(wù)年增長幅度為7%，占據(jù)其2016上半年營收的82%。據(jù)了解，2015年英偉達相繼為Parrot及大疆提供芯片，針對無人機市場，英偉達開發(fā)了Jetson TX1芯片方案，可以勝任各類圖像圖形識別和人工智能任務(wù)，使用它的無人機可以在空中停留更長時間。此前，英偉達還同時為大疆和Parrot提供過芯片方案。當(dāng)然英偉達并沒有將TX1主板的潛力限于在無人機的運用，它還可被運用于機器人、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或者實驗室裝備。英偉達還為開發(fā)者們提供了計算機如OpenVX1.1的視覺庫以幫助開發(fā)人員使用主板。在無人機領(lǐng)域，華為旗下全資子公司海思原先在安防攝像頭市場有70%的市場份額，隨后為了給這安防攝像頭插上翅膀，于2016年7月推出了華為無人機平臺，即聯(lián)手深圳本土初創(chuàng)公司宙心科技，在華為海思芯片的基礎(chǔ)上推出了一系列無人機解決方案。活躍在在機器人市場的歐洲處理器廠商XMOS也表示進入到無人機領(lǐng)域。目前XMOS的xCORE多核微控制器系列已被一些無人機/多軸飛行器的OEM客戶采用。在這些系統(tǒng)中，XMOS多核微控制器既用于飛行控制也用于MCU內(nèi)部通信。主控：瑞芯微RK3288。瑞芯微有基于RK3288的無人機產(chǎn)品在國內(nèi)展示并試飛。據(jù)介紹，這款無人機產(chǎn)品采用軸距300mm的四旋翼，基于瑞芯微RK3288是處理器，攝像頭與機身采用了一體化設(shè)計，支持1080p視頻拍攝。機身重量約730g，續(xù)航時間為14分鐘。功能方面，支持一鍵全景、失控返航、定點巡航、一鍵自拍、一鍵繞飛、地理圍欄等。來自臺灣，主控：新唐 MINI5系列。低階遙控器使用 SOP20 封裝的4T 8051 N79E814;中高階遙控器則采用Cortex-M0 M051系列內(nèi)建ARM9及H.264視頻邊譯碼器的N329系列。傳感器是無人機飛行控制中必不可少的器件。其中主要的核心器件基本由國外大廠研發(fā)。2016博世推出的BMF055提供了“一站式”傳感器解決方案，讓創(chuàng)新者們可以專注于軟件開發(fā)和其他更重要的因素，利用BMF055傳感器開發(fā)的無人機不僅可以在空中高速飛行，甚可在半空中翻轉(zhuǎn)。還有BMM150三軸數(shù)字地磁傳感器、BMP388 氣壓傳感器。2018年美國拉斯維加斯消費電子展(CES)上，博世傳感器(Bosch Sensortec)新推出了兩款傳感器新品。其中一款是高性能慣性測量單元(IMU)BMI088，一款六軸IMU，具有卓越的抗振性，專為無人機和機器人應(yīng)用而設(shè)計。專門用于無人機的解決方案的器件有：利用測量空氣的壓力來換算成海拔高度的數(shù)字氣壓傳感器，用于植保機的數(shù)字壓差傳感器等。MS5607/MS5611 ，是利用測量空氣的壓力來換算成海拔高度的數(shù)字氣壓傳感器。它們可以分辨出0.012mbar (1.2pa)的氣壓，約等于10cm的上升高度(在低空，海平面附近)，是無人機和高度計海拔測量的理想選擇。TE的MS4515DO 是數(shù)字壓差傳感器，用于空速的一般需要*低的壓力范圍。一般會選4515DO表壓的型號。ALPS傳感器在無人機領(lǐng)域與國內(nèi)很多大廠家，包括大疆是*長久的合作關(guān)系。主要集中在一些現(xiàn)有的傳感器比如說角度傳感器，應(yīng)用在攝象頭的控制，還有氣壓的傳感器，包括升空高度自動剪枝產(chǎn)品。目前出貨量比較大的還是大疆。無人機方面提供的方案主要是云臺，一個是高清，另一個是震動的前提之下要保證連接的穩(wěn)定，這個是廣瀨的優(yōu)勢，主要集中在這塊。具體是指從攝象頭模組，接到主板，攝象頭本身接到云臺中間需要一個可以轉(zhuǎn)動的高頻高速的信號，里面有一個器線同軸的產(chǎn)品，它的RF是單個的做成一排。為什么單獨把GPS拿出來，是因為即使中國現(xiàn)在擁有量北斗，即將能夠覆蓋全球的能力，但是目前在商業(yè)化和實際使用方面使用多的還是美國的GPS，特別是在國外市場，美國的GPS制式核心模塊是少不了的。同時，即使能夠國產(chǎn)化GPS，但是依然還得依賴美國GPS制式，因此，這也是無人機中一個必不可少的核心器件。國內(nèi)外GPS廠家很多，有多模的，有三選二(美國GPS、中國北斗、俄羅斯格洛納斯)甚更多制式選擇的，但是都少不了核心GPS制式。
