单片机与DSP中的双口RAM芯片CY7C028的INS/GPS组合导航系统

在众多组合导般系统中，INS/GPS组合导航系统更是发展迅速，在军用和民用领域均已获得广泛应用，而且愈来愈受到重视。就INS/GPS组合导航系统而言，除了要完成大量的导航解算工作外，还要完成控制、人机接口、与外部系统的通信等功能。由于导航系统对实时性要求较高，采用单片CPU来实现上述功能是不现实的。在研制某弹载INS/GPS组合导航系统时，针对弹载导航系统体积小、重量轻、功耗小的特点，设计了一种嵌入式高速处理系统。该系统采用TI公司的TMS320VC33和TMS320F240组成双DSP系统，即由两个DSP构成一个主从式系统完成相应功能。主从式系统设计的关键是主机与从机之间的数据通信。主从机之 在现代导航技术中，INS/GPS组合导航系统扮演着至关重要的角色，特别是在军事和民用领域。这种系统结合了惯性导航系统（INS）的连续定位能力与全球定位系统（GPS）的精确位置信息，能够提供高精度、高可靠性的实时导航解决方案。然而，由于导航系统对实时性和计算能力的需求，单个微处理器往往难以胜任。因此，采用双处理器系统，如单片机与DSP（数字信号处理器）的组合，成为了高效实现导航功能的有效途径。 在设计弹载INS/GPS组合导航系统时，考虑到了设备的小型化、轻量化以及低功耗要求。TI公司的TMS320VC33和TMS320F240双DSP配置被用于构建一个主从式处理系统，它们各自负责不同的导航任务，并通过数据通信实现协同工作。数据通信的方式有串行、并行、DMA（直接内存访问）以及双口RAM（Random Access Memory）等，其中双口RAM因其高速、并行且无需等待状态的特性，成为了实现实时数据交换的理想选择。 CY7C028是 Cypress 公司推出的一款64K×16位低功耗CMOS静态双口RAM芯片，其最大访问时间仅为12/15/20ns，适配于高性能的处理器系统。该芯片具有两个独立的读写端口，每个端口都有自己的数据线、地址线和控制线，允许两个处理器同时读写操作，而不会相互干扰。此外，CY7C028还配备了中断逻辑和忙逻辑，确保在两个处理器尝试访问相同地址时，能正确处理并发操作，防止数据错误。 在双口RAM的操作中，可能出现四种情况：不同时访问同一地址、同时读取同一地址、同时写入同一地址，以及同时读写同一地址。为了应对这些情况，CY7C028提供了两种判优机制：硬件判优和中断判优（也称为邮箱判优）。 硬件判优方式通过内置的仲裁逻辑解决地址冲突。当两个处理器试图访问同一地址时，其中一个处理器的BUSY信号变为低电平，阻止其进行数据存取，从而保护了数据的完整性。 中断判优方式利用双口RAM的两个中断引脚（INT），实现处理器间的通信。例如，当左侧处理器（CPUL）需要向右侧处理器（CPUR）发送数据时，它会先将数据存入指定地址，然后向CPUR的中断邮箱写入信号，触发CPUR中断服务子程序，读取并处理数据。这种方式确保了数据交换的有序进行，避免了数据竞争和潜在的错误。 双口RAM芯片CY7C028在INS/GPS组合导航系统中起到了关键的作用，它通过高效的通信机制，支持双处理器系统协同工作，满足了导航系统对实时性、数据交换速度和可靠性的严格要求。这种设计思路在弹载导航系统中尤为适用，因为弹载系统需要在极端条件下实现精准的导航功能，同时又要满足体积小、重量轻、功耗低的限制。