基于TMS320C5410和ADuC834微处理器实现压电捷联惯导系统的设计
引 言
近年来，广大科研工作者研究了各种减小压电捷联惯导系统的误差方法，使压电惯性器件的精度得到了极大的提高。本文介绍了一种实用的基于dsp实现的压电捷联惯导系统方案。
1、系统的硬件设计
整个压电捷联惯导系统分为三个部分：压电惯性组合部分；由ads1251与aduc834组成的信号接口与模数转换单元；由tms320c5410等构成的数据处理单元。系统框图如图1所示。
压电惯性组合采用专用压电陀螺及压电加速度计。由ti公司24位，20 khz的a/d转换器adsl251完成六路压电陀螺及压电加速度计的信号精确采样，实际采样速率为500 hz。采用美国模拟器件公司的8位51 mcu微处理器aduc834作六路采样的主控制器。aduc834集成了温度传感器、62 kb的可编程程序eeprom、定时器，以及i2c兼容的spi和标准的串行i/o等。通过spi方式读人六路采样转换后的信号，同时完成温度的采样，所有采样后得到的数字信号通过hpi接口写入到tms320c5410的数据单元。采用aduc834的口0与口2实现与tms320c54lo的hpi接口相连，接口电路如图2所示。
数据处理单元由tms320c5410、sst39vf200b及max3111e组成。tms320c5410是ti公司54系列dsp处理器，外接10 mhz晶振，通过设置pll，工作频率在100 mhz，处理能力可达到l00mips。它采用微计算机工作方式（mp/mc引脚接地），外接sst39vf200b作为外接存储器。系统启动时，由固化在tms320c5410片内rom的自举引导程序加载sst39vf200b中的应用程序。tms320c5410与st39vf200b接口如图3所示。
tms320c5410的mcbsp0与max3111e相连，完成串口数据的输出。设置mcbsp0工作在spi主动模式，与max311le进行通信。电路接口如图4所示。
2、 系统软件设计
2.1 hpl接口
系统软件包括aduc834的软件设计与dsp的软件设计。aduc834软件部分采用汇编语言编写，完成hpi的初始化、温度信号的采集、通过相应引脚的控制完成六路信号采集及接收、hpi数据的发送等。采用了hint引脚信号来完成双方数据的同步。dsp通过向hpic的hint位写i，使hint引脚变为低电平，指示aduc834发送新的数据帧。aduc834从引脚p2.7读到此低电平信号，写完一帧数据到设定的dsp数据区域，再写hpic的hint位，恢复hint引脚为高电平。然后向hpic中的dspint位写入1，通知dsp进人hpi中断接收数据。dsp接收完数据后，再向hpic的hint位写l，指示新的数据传输过程。
2.2 主程序
dsp部分的软件采用c语言设计，包括丰程序、hpi中断服务子程序及定时中断服务子程序。主程序完成系统的初始化，包括dsp工作模式的设置、堆栈的设置、初始化mcbspo、初始化max3111e、设置定时中断等。框图如图5所示。
2.3捷联姿态计算
hpi中断部分完成数据接收的同时，完成数据的计算处理，aduc834的数据已存放在设定的几个数据单元，对读出数据采用四元数算法进行捷联姿态计算。算法部分功能模块如图6所示。
2.4串行数据发送
通过配置mcbspo及max311le，实现在定时中断部分完成计算出的角度、位置，速度等数据的发送。设定了每10ms发送一次数据，采用查询方式完成数据的发送。
在系统引导时完成mcbspo及max3111e的初始化，mcbsp0始初化程序如下：
通过查询spcr2的xrdy位与xempty位可知是否可向mcbsp写数据，查询程序如下：
通过发送数据写配置寄存器完成max3111e的初始化，程序如下：
void init_max3111e（）{
unsigned int flagl=0xo；；
mcbsp ready（）;
*dxrl0=0xc801;
//写配置寄存器，允许发送缓冲区空中断，fosc=3.6864 mhz
//波特率为115 200 b/s，8位数据位，1位停止位
mcbsp_ready（）；
}；
在发送数据时，为保证max311e不丢失数据，需用中断方式或查询方式，在max3111e的缓冲区空时再发送数据，查询方式发送数据程序如下：
void sendl（unsigned char data）{
unsigned char flag=0x0，datahi，datalow；
while（flag！=0x4801）{//第14位为1，表示发送缓冲区为空
mcbsp_ready（）
3 、程序的编译与自举
通过jtag接口，由仿真器可方便的对平台进行调试，同时完成应用程序的写入。可在ccs集成开发环境中建立相应的工程，导入．cmd文件、vector.asm文件、库文件、源程序等。在编译选项中加入一v548，编译后生成相应的．out文件。整个程序小于32 kb，使用c54xx通用flash烧写工具c54xx flash tool 2.01，生成相应的16位hex文件及flash烧写的flashburn.out文件。在ccs中导入flashburn.out，设置cpu寄存器drom位为0，然后运行，即完成了对sst39vf200b中程序的烧写。
4、结 语
基于tms320c5410实现的压电捷联惯导系统平台，电路体积小，系统稳定性高。经测试，整体性能满足误差校正、姿态角及速度、加速度的计算要求，并提供了捷联惯导系统实现各种算法的基础平台。
digilent Spartan-6 FPGA训练板介绍
使用华为云开发者插件一键部署应用到 ECS
工业物联网，开启智能制造新篇章
搜索引擎正在部落化，这种垄断封闭是否真的对未来有利
腾讯与高通合作 将推出VR头盔
基于TMS320C5410和ADuC834微处理器实现压电捷联惯导系统的设计
利用电源滤波器降低电源噪声的方法？
国产平板之争：华为荣耀再战平板界！小米平板3入网曝光，3月份发布！
证实动力电池安全隐患 蔚来ES8召回“警示录”
振弦采集模块配置工具VMTool 扩展功能数据处理
革新移动设备充电器的设计架构，提高充电效率
AMD RX 6800显卡缺货严重，厂商货源有限
工信部正式发布了加强我国工业互联网安全工作的指导意见
技术含量满满，莱克F701调节扇引领夏日解暑新风尚
风辞远的科技茶屋：来自未来的信号枪
人工智能助力肺癌筛查 争取做到早发现早治疗
手把手教你纯硬件STC单片机自动下载
浅谈传感器中的金属超电容技术的优势和局限性
美图区块链平台的三大优势解析
荣威RX7什么时候上市？荣威RX7最新消息：荣威RX7明年上市，越野气息十足，卖15万颜值像保时捷
近年来，广大科研工作者研究了各种减小压电捷联惯导系统的误差方法，使压电惯性器件的精度得到了极大的提高。本文介绍了一种实用的基于dsp实现的压电捷联惯导系统方案。
1、系统的硬件设计
整个压电捷联惯导系统分为三个部分：压电惯性组合部分；由ads1251与aduc834组成的信号接口与模数转换单元；由tms320c5410等构成的数据处理单元。系统框图如图1所示。
压电惯性组合采用专用压电陀螺及压电加速度计。由ti公司24位，20 khz的a/d转换器adsl251完成六路压电陀螺及压电加速度计的信号精确采样，实际采样速率为500 hz。采用美国模拟器件公司的8位51 mcu微处理器aduc834作六路采样的主控制器。aduc834集成了温度传感器、62 kb的可编程程序eeprom、定时器，以及i2c兼容的spi和标准的串行i/o等。通过spi方式读人六路采样转换后的信号，同时完成温度的采样，所有采样后得到的数字信号通过hpi接口写入到tms320c5410的数据单元。采用aduc834的口0与口2实现与tms320c54lo的hpi接口相连，接口电路如图2所示。
数据处理单元由tms320c5410、sst39vf200b及max3111e组成。tms320c5410是ti公司54系列dsp处理器，外接10 mhz晶振，通过设置pll，工作频率在100 mhz，处理能力可达到l00mips。它采用微计算机工作方式（mp/mc引脚接地），外接sst39vf200b作为外接存储器。系统启动时，由固化在tms320c5410片内rom的自举引导程序加载sst39vf200b中的应用程序。tms320c5410与st39vf200b接口如图3所示。
tms320c5410的mcbsp0与max3111e相连，完成串口数据的输出。设置mcbsp0工作在spi主动模式，与max311le进行通信。电路接口如图4所示。
2、 系统软件设计
2.1 hpl接口
系统软件包括aduc834的软件设计与dsp的软件设计。aduc834软件部分采用汇编语言编写，完成hpi的初始化、温度信号的采集、通过相应引脚的控制完成六路信号采集及接收、hpi数据的发送等。采用了hint引脚信号来完成双方数据的同步。dsp通过向hpic的hint位写i，使hint引脚变为低电平，指示aduc834发送新的数据帧。aduc834从引脚p2.7读到此低电平信号，写完一帧数据到设定的dsp数据区域，再写hpic的hint位，恢复hint引脚为高电平。然后向hpic中的dspint位写入1，通知dsp进人hpi中断接收数据。dsp接收完数据后，再向hpic的hint位写l，指示新的数据传输过程。
2.2 主程序
dsp部分的软件采用c语言设计，包括丰程序、hpi中断服务子程序及定时中断服务子程序。主程序完成系统的初始化，包括dsp工作模式的设置、堆栈的设置、初始化mcbspo、初始化max3111e、设置定时中断等。框图如图5所示。
2.3捷联姿态计算
hpi中断部分完成数据接收的同时，完成数据的计算处理，aduc834的数据已存放在设定的几个数据单元，对读出数据采用四元数算法进行捷联姿态计算。算法部分功能模块如图6所示。
2.4串行数据发送
通过配置mcbspo及max311le，实现在定时中断部分完成计算出的角度、位置，速度等数据的发送。设定了每10ms发送一次数据，采用查询方式完成数据的发送。
在系统引导时完成mcbspo及max3111e的初始化，mcbsp0始初化程序如下：
通过查询spcr2的xrdy位与xempty位可知是否可向mcbsp写数据，查询程序如下：
通过发送数据写配置寄存器完成max3111e的初始化，程序如下：
void init_max3111e（）{
unsigned int flagl=0xo；；
mcbsp ready（）;
*dxrl0=0xc801;
//写配置寄存器，允许发送缓冲区空中断，fosc=3.6864 mhz
//波特率为115 200 b/s，8位数据位，1位停止位
mcbsp_ready（）；
}；
在发送数据时，为保证max311e不丢失数据，需用中断方式或查询方式，在max3111e的缓冲区空时再发送数据，查询方式发送数据程序如下：
void sendl（unsigned char data）{
unsigned char flag=0x0，datahi，datalow；
while（flag！=0x4801）{//第14位为1，表示发送缓冲区为空
mcbsp_ready（）
3 、程序的编译与自举
通过jtag接口，由仿真器可方便的对平台进行调试，同时完成应用程序的写入。可在ccs集成开发环境中建立相应的工程，导入．cmd文件、vector.asm文件、库文件、源程序等。在编译选项中加入一v548，编译后生成相应的．out文件。整个程序小于32 kb，使用c54xx通用flash烧写工具c54xx flash tool 2.01，生成相应的16位hex文件及flash烧写的flashburn.out文件。在ccs中导入flashburn.out，设置cpu寄存器drom位为0，然后运行，即完成了对sst39vf200b中程序的烧写。
4、结 语
基于tms320c5410实现的压电捷联惯导系统平台，电路体积小，系统稳定性高。经测试，整体性能满足误差校正、姿态角及速度、加速度的计算要求，并提供了捷联惯导系统实现各种算法的基础平台。
digilent Spartan-6 FPGA训练板介绍
使用华为云开发者插件一键部署应用到 ECS
工业物联网，开启智能制造新篇章
搜索引擎正在部落化，这种垄断封闭是否真的对未来有利
腾讯与高通合作 将推出VR头盔
基于TMS320C5410和ADuC834微处理器实现压电捷联惯导系统的设计
利用电源滤波器降低电源噪声的方法？
国产平板之争：华为荣耀再战平板界！小米平板3入网曝光，3月份发布！
证实动力电池安全隐患 蔚来ES8召回“警示录”
振弦采集模块配置工具VMTool 扩展功能数据处理
革新移动设备充电器的设计架构，提高充电效率
AMD RX 6800显卡缺货严重，厂商货源有限
工信部正式发布了加强我国工业互联网安全工作的指导意见
技术含量满满，莱克F701调节扇引领夏日解暑新风尚
风辞远的科技茶屋：来自未来的信号枪
人工智能助力肺癌筛查 争取做到早发现早治疗
手把手教你纯硬件STC单片机自动下载
浅谈传感器中的金属超电容技术的优势和局限性
美图区块链平台的三大优势解析
荣威RX7什么时候上市？荣威RX7最新消息：荣威RX7明年上市，越野气息十足，卖15万颜值像保时捷