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嵌入式系统/ARM技术中的基于PC/104总线的转台速率校准卡的设计
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2020-12-13
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引言 转台是检测、校验陀螺必不可少的设备。由于有不同种类、不同功用的陀螺,出现多种型号的转台。除了极少数的高精度转台(惯导级的)具有速率输出校准装置,其余绝大多数是中低精度转台,都没有速率输出接口。鉴于陀螺的重要性,对转台的主要指标速率进行校准是很有必要的。因为转台的总体存量很大,型号各异,所以研制一套通用的转台速率校准装置有着重大的意义。本课题采用高精度速率陀螺直接标定中低精度转台的速率,配合计算机技术进行补偿和拟合,可以简便易行地实现对多种转台的速率校准。用于转台速率较准的测试原理如图1。本文介绍的是转台校准装置中的核心模块转台速率校准卡的设计。 图1
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嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的基于技术中的基于PC/104总线的转台速率校准卡总线的转台速率校准卡
的设计的设计
引言 转台是检测、校验陀螺必不可少的设备。由于有不同种类、不同功用的陀螺,出现多种型号的转台。
除了极少数的高精度转台(惯导级的)具有速率输出校准装置,其余绝大多数是中低精度转台,都没有速率输
出接口。鉴于陀螺的重要性,对转台的主要指标速率进行校准是很有必要的。因为转台的总体存量很大,型号
各异,所以研制一套通用的转台速率校准装置有着重大的意义。本课题采用高精度速率陀螺直接标定中低精度
转台的速率,配合计算机技术进行补偿和拟合,可以简便易行地实现对多种转台的速率校准。用于转台速率较
准的测试原理如图1。本文介绍的是转台校准装置中的核心模块转台速率校准卡的设计。
图1
引言引言
转台是检测、校验陀螺必不可少的设备。由于有不同种类、不同功用的陀螺,出现多种型号的转台。除了极少数的高精度
转台(惯导级的)具有速率输出校准装置,其余绝大多数是中低精度转台,都没有速率输出接口。鉴于陀螺的重要性,对转台
的主要指标速率进行校准是很有必要的。因为转台的总体存量很大,型号各异,所以研制一套通用的转台速率校准装置有着重
大的意义。本课题采用高精度速率陀螺直接标定中低精度转台的速率,配合计算机技术进行补偿和拟合,可以简便易行地实现
对多种转台的速率校准。用于转台速率较准的测试原理如图1。本文介绍的是转台校准装置中的核心模块转台速率校准卡的设
计。
图1 转台速率校准原理图
1 整体设计整体设计
转台速率校准卡的结构框图如图2所示。整个转台速率校准卡主要由SPI接口电路、数据采集电路、数字隔离电路、无线
传输电路和电平转换电路几部分组成。
SPI接口电路是由CPLD器件组成,负责PC104处理器与具有SPI总线的外围设备进行数据交换。数据采集和数字隔离电
路,是由A/D转换器、基准电压源和数字隔离模块组成,负责将速率陀螺输出的模拟信号通过高精度的A/D转换器转换成数字
信号,并将数字信号进行数字隔离,隔离后的数据通过SPI接口送入主处理器。无线传输和电平转换电路,是由无线传输模
块、电平转换器以及电源模块构成,电路负责将送入内存的高精度速率陀螺的数据,通过无线传输模块的发射,传送给地面的
计算机,并运用软件对数据进行分析和处理。
图2 转台速率校准卡的结构
2 SPI接口电路接口电路
2..1 基于基于CPLD器件的器件的SPI设计结构设计结构
在总线接口电路的设计中,采用了具备在系统可编程能力的复杂可编程逻辑器件CPLD取代传统的标准逻辑电路。基于
CPLD设计的SPI接口其目的在于为PC104的处理器扩展SPI接口的功能。能够实现PC104总线与SPI总线之间的通信。
为了满足扩展SPI接口功能,基于CPLD的SPI接口必须具有以下功能:①与PC104总线的接口功能;②多位外部从机选择
功能;③时钟极性和相位选择不同,有四种传输模式功能;④SPI数据传送完成标志。在SPI接口中,我们采用的芯片是
EPM7128SLC-84,它的I/O接口被定义为SPI接口的控制线、数据线和地址线等。SPI接口的结构框图如图3所示。在我们设计
的速率校准卡的SPI接口中,状态端RDY和片选端CS已经够用。如果外部有更多的SPI接口模块,我们可以通过软件的编程与
设置,扩展更多的状态端RDY和片选端CS,并共用时钟线和数据线,实现扩展具有SPI接口的外部设备。
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