基于stm32的惯性传感器数据采集系统设计.pdf
版权申诉
161 浏览量
2023-06-07
12:27:17
上传
评论
收藏 1.96MB PDF 举报
第２期
无线互联科技
Ｎｏ．２
１１
１１篁！旦
！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！里皇！皇曼！
』垒旦！！垒兰：！！！！
基于ＳＴＭ３２的惯性传感器数据采集系统设计
许兆新，方涛，丁继成。吴谋炎
（哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨
１５０００１）
摘要：文章介绍了一种基于ｓＴＭ３２的惯｝生传感器数据采集系统的设计方法。采用ｓＴＭ３２作为核心处理器，通过ｓＰＩ通信协议完
成核心处理器对惯性传感器数据的采集，并通过ＲＳ２３２串口实现核心处理器与上位机实时通信。阐述了系统工作原理以及相
关硬件和软件设计，核心处理器内部集成功能模块丰富，无需外部扩展芯片，大大简化了系统设计。实际数据采集过程及结
果表明，系统具有软硬件设计稳定可靠、采集数据真实准确、数据显示和保存方便等优点。
关键词：ＳＴＭ３２；惯性传感器；数据采集；ＳＰＩ通信
近年来，随着半导体集成电路微细加工技术的快速
发展，微机电系统（ＭＥＭＳ，Ｍｉｃｒｏ—Ｅｌｅｃｔｒｉｃａ卜Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｓｙｓｔｅｍ）得到了快速发展，ＭＥＭＳ惯性器件包括ＭＥＭＳ陀螺仪
和ＭＥＭｓ加速度计…。由于它具有集成化、智能化、微型化、
可靠性强、抗冲击能力强等特点幢－，并且数据融合框架以及
硬件性能的提高∞叫１使得越来越多的国家开始研究这种微型
化、低成本的微型惯性导航系统。实时、高效地采集ＭＥＭｓ惯
性器件测量的数据对于后续的导航定位、数据分析具有极其
重要的意义。目前，针对不同的应用环境，ＭＥＭｓ数据采集系
统核心器件有ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＡＲＭ、单片机等，ＦＰＧＡ、ＤＳＰ多应用
于数据采集速率要求较高的环境“ｏ，但是成本较高，而本系
统所采集数据将用于对惯性器件数据进行误差分析，考虑
数据采集速率与成本两方面要求，本系统采用ＡＲＭ
ｃｏｒｔｅｘ
Ｍ３内核的ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＢＴ６作为核心处理器件对惯性传感器
ＡＤＩＳｌ６４８８Ａ的陀螺仪和加速度计进行数据采集，既保证了较
低的设计成本又保障了一定的数据采集实时性。
１器件性能特点
本数据采集系统的惯性传感器采用战术级１０自由度惯
性传感器ＡＤＩｓｌ６４８８Ａ，核心处理器采用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＢＴ６，通过
ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＶＢＴ６核心处理器控制ＡＤＩＳｌ６４８８Ａ完成数据采集并
通过串口将数据实时发送到ＰＣ机端。以上三者通信示意图如
图１所示。
图１系统模块关系示意
１．１
ＡＤＩＳｌ６４８８Ａ惯性传感器
１．１．１
ＡＤＩＳｌ６４８８Ａ性能特点
ＡＤＩＳｌ６４８８Ａ是一款完整的惯性系统，内置一个三轴陀螺
仪以及三轴加速度计、一个三轴磁力计、一个压力传感器和
温度传感器。陀螺仪和加速度计用以完成对惯性器件数据的
测量，三轴陀螺仪可提供±４５０。／秒动态范围，三轴加速度
计动态范围为±１８９，该系统可实现可编程工作与控制，ＳＰＩ
和寄存器结构针对数据收集和配置提供简单的接口晦１。该系
作者简介：许兆新（１９６６一），女，黑龙江哈尔滨。
统通过单电源供电方式运行，电源工作电压为３．０Ｖ至３．６Ｖ，可
在一５５℃至＋１０５℃环境温度下工作。ＡＤＩｓｌ６４８８Ａ的工作功能框
图如图２所示嘲。
图２
ＡＤＩＳｌ
６４８８Ａ系统功能框图
１．１．２
ＡＤＩｓｌ６４８８Ａ寄存器结构
ＡＤＩＳｌ６４８８Ａ寄存器结构是连接传感器处理系统与外部
主机处理器的桥梁。ＡＤＩＳｌ６４８８Ａ寄存器包括输出寄存器和
控制寄存器。输出寄存器包括最新传感器数据、实时时钟、
错误标志、报警标志和识别数据。控制寄存器寄存内容包括
采样速率、滤波、输入输出、报警、校准和诊断配置选项晦１。
ＡＤＩＳｌ６４８８Ａ与外部处理器之间的所有通信都会读取或写入其
中一个用户寄存器。ＡＤＩＳｌ６４８８Ａ寄存器结构采用分页寻址方
案，包括１３个页面，每个页面含有６４个寄存器位置。每个寄存
器都是１６位宽，每个字节在相应页面的存储器映射内都有唯
一的地址‘５１。ＡＤＩＳｌ６４８８Ａ寄存器工作的基本原理如图３所示。
一５５一
图３寄存器基本工作原理
万方数据
资源评论
