飞行控制系统是无人机必不可少的组成部分，而飞行控制计算机则是系统的基础和关键部件。本文根据样例飞行控制计算机的需求，研究提高其性能的关键技术：设计MPC8280为核心的CPU单元板卡；以FlexRay作为计算机内部总线，构成新型样例飞行控制计算机。在此基础上，移植升级样例飞行控制计算机软件，通过单项性能试验和半物理飞行仿真试验，验证所设计CPU单元方案的正确性和关键性能指标。首先，研究分析国内外分布式余度飞行控制计算机的研究现状，通过分析和比较国内外主要无人机飞行控制计算机的特点，确定了本文所要研究的样例飞行控制计算机的结构和软硬件设计方案。针对运算性能不足的问题，采用高性能微控制器作为CPU单元核心；为解决总线负载率过高的问题，探索FlexRay高层协议的改进措施。其次，根据飞行控制需求，开展CPU单元的硬件与接口逻辑设计研究。通过对任务以及余度管理的复杂程度、功耗和性能等特性分析，进行了中央处理器选型设计。参照已有样例飞行控制计算机，完成了高性能CPU单元板卡硬件设计，主要包括：板卡结构、处理器资源分配、电源模块、接口逻辑和总线电路设计等。再次，开展外围设备驱动程序和FlexRay高层协议改进设计。完成了VxWorks操作系统运行环境下的CAN总线驱动程序设计，以及无操作系统时的板级初始化和全部外围设备的驱动程序设计。根据MFR4310内部资源的特点，针对原来FlexRay总线高层协议的缺陷，设计了改进方案。最后，为了验证设计方案的正确性，分析CPU单元和外部总线的性能，对各模块设计了相应的测试试验。并且搭建了半物理仿真系统平台，实现了CPU单元板卡的系统集成测试。各项试验表明，本文设计的各环节均稳定可靠，满足设计要求。