針對(duì)傳統(tǒng)單片機(jī)控制器無法同時(shí)讀取MEMS陀螺陣列的測(cè)量數(shù)據(jù),難以滿足實(shí)際工程應(yīng)用的測(cè)量要求,為提高M(jìn)EMS陀螺儀的工作性能,設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的MEMS陀螺陣列信號(hào)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)選取FPGA作為主控芯片,與外圍器件ADXRS810陀螺儀搭建陀螺陣列信號(hào)采集平臺(tái)。選用Verilog HDL作為輸入語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn)FPGA內(nèi)部邏輯設(shè)計(jì),通過SPI協(xié)議和狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)與陀螺陣列的數(shù)據(jù)通信,采用雙口RAM模塊給陣列陀螺分配不同的地址并通過RS232串口實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)的通訊。通過搭建的軟硬件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試,表明設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性好、精度高、成本低的特點(diǎn)。

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【部分圖文】：

圖1陣列陀螺采集系統(tǒng)硬件連接框圖

MEMS陀螺陣列采集系統(tǒng)是通過控制器同時(shí)對(duì)多個(gè)陀螺儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集[4]。選用CycloneIV系列的FPGA最小系統(tǒng)為控制器,設(shè)計(jì)ADXRS810陀螺陣列的外圍電路,通過SPI協(xié)議與從機(jī)上的MEMS陀螺進(jìn)行通信,采用雙口RAM模塊給陣列陀螺分配不同的地址并通過MAX232串口實(shí)....

圖2ADXRS810電路圖

從機(jī)的MEMS陀螺儀選用ADXRS系列的810芯片。它是一款測(cè)量單軸(Z軸)角速度的傳感器且工作頻率最高可達(dá)8.8MHz,通過SPI通信協(xié)議與主機(jī)實(shí)現(xiàn)命令接收與數(shù)據(jù)傳輸。ADXRS810工作電壓范圍為3.3～5V,當(dāng)設(shè)計(jì)電路選取的供電電壓為3.3V時(shí),選用AMS1117-3....

圖3FPGA硬件框圖

本文選用型號(hào)為EP4CE15F17C8N的FPGA開發(fā)板為下位機(jī)的控制器件,其硬件框圖如圖3所示。開發(fā)板外接存儲(chǔ)芯片包括:SDRAM、并行FLASH、串行FLASH、SRAM和EEPROM,可緩存和處理大容量數(shù)據(jù)。串口芯片為MAX232,可通過它實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)的通訊。開發(fā)板有5路獨(dú)....

圖4SPI總線時(shí)序

控制器FPGA與陀螺儀之間的通信協(xié)議是串行外設(shè)接口(serionperpheralinterface,SPI),由于SPI協(xié)議是全雙工的,因而可以快速實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外圍設(shè)備之間的同步信息交互。它主要是主從方式通信,通常是一主對(duì)一從和一主對(duì)多從的通訊[8]。標(biāo)準(zhǔn)的SPI是四根線,通....

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