Perwakilan badan antariksa NASA, dalam wawancara dengan Spectrum IEEE, mengungkap detail internal helikopter pengintai otonom Ingenuity yang berhasil mendarat di Mars kemarin sebagai bagian dari misi Mars 2020. Fitur khusus dari proyek ini adalah penggunaan papan kontrol berdasarkan SoC Snapdragon 801 dari Qualcomm, yang digunakan dalam produksi ponsel pintar. Perangkat lunak Ingenuity didasarkan pada kernel Linux dan perangkat lunak penerbangan sumber terbuka. Tercatat, ini adalah penggunaan Linux pertama pada perangkat yang dikirim ke Mars. Selain itu, penggunaan perangkat lunak sumber terbuka dan komponen perangkat keras yang tersedia secara luas memungkinkan para peminat untuk merakit sendiri drone serupa.
Keputusan ini disebabkan oleh fakta bahwa mengendalikan drone terbang memerlukan daya komputasi yang jauh lebih besar daripada mengendalikan penjelajah Mars, yang dilengkapi dengan chip yang diproduksi khusus dengan proteksi radiasi tambahan. Misalnya, mempertahankan penerbangan memerlukan loop kontrol yang berjalan pada 500 siklus per detik dan analisis gambar pada 30 frame per detik.
SoC Snapdragon 801 (quad core, 2.26 GHz, 2 GB RAM, 32 GB Flash) mendukung lingkungan sistem inti berbasis Linux, yang bertanggung jawab untuk operasi tingkat tinggi seperti navigasi visual berdasarkan analisis gambar kamera, manajemen data, pemrosesan perintah, menghasilkan telemetri dan memelihara saluran komunikasi nirkabel.
Prosesor dihubungkan menggunakan antarmuka UART ke dua mikrokontroler (MCU Texas Instruments TMS570LC43x, ARM Cortex-R5F, 300 MHz, RAM 512 KB, Flash 4 MB, UART, SPI, GPIO), yang menjalankan fungsi kontrol penerbangan. Dua mikrokontroler digunakan untuk redundansi jika terjadi kegagalan dan menerima informasi yang identik dari sensor. Hanya satu mikrokontroler yang aktif, dan mikrokontroler kedua digunakan sebagai cadangan dan jika terjadi kegagalan mampu mengambil alih kendali. MicroSemi ProASIC3L FPGA bertanggung jawab untuk mentransmisikan data dari sensor ke mikrokontroler dan untuk berinteraksi dengan aktuator yang mengontrol bilah, yang juga beralih ke mikrokontroler cadangan jika terjadi kegagalan.
Di antara perlengkapannya, drone tersebut menggunakan laser altimeter dari SparkFun Electronics, perusahaan yang memproduksi perangkat keras sumber terbuka dan merupakan salah satu pencipta definisi perangkat keras sumber terbuka (OSHW). Komponen khas lainnya termasuk gimbal stabilizer (IMU) dan kamera video yang digunakan di smartphone. Satu kamera VGA digunakan untuk melacak lokasi, arah dan kecepatan melalui perbandingan frame-by-frame. Kamera berwarna 13 megapiksel kedua digunakan untuk memotret area tersebut.
Komponen perangkat lunak kontrol penerbangan dikembangkan di NASA JPL (Jet Propulsion Laboratory) untuk satelit Bumi buatan kecil dan ultra-kecil (cubesats) dan telah dikembangkan selama beberapa tahun sebagai bagian dari platform terbuka F Prime (FΒ΄), didistribusikan di bawah Lisensi Apache 2.0.
F Prime menyediakan alat untuk pengembangan cepat sistem kontrol penerbangan dan aplikasi tertanam terkait. Perangkat lunak penerbangan dibagi menjadi beberapa komponen individual dengan antarmuka pemrograman yang terdefinisi dengan baik. Selain komponen khusus, kerangka kerja C++ juga ditawarkan dengan penerapan fitur seperti antrian pesan dan multithreading, serta alat pemodelan yang memungkinkan Anda menghubungkan komponen dan menghasilkan kode secara otomatis.
Sumber: opennet.ru