基于FPGA的MEMS陀螺阵列信号采集系统

发布时间：2024-04-01 18:40

　　针对传统单片机控制器无法同时读取MEMS陀螺阵列的测量数据,难以满足实际工程应用的测量要求,为提高MEMS陀螺仪的工作性能,设计了一种基于FPGA的MEMS陀螺阵列信号采集系统。系统选取FPGA作为主控芯片,与外围器件ADXRS810陀螺仪搭建陀螺阵列信号采集平台。选用Verilog HDL作为输入语言来实现FPGA内部逻辑设计,通过SPI协议和状态机实现与陀螺阵列的数据通信,采用双口RAM模块给阵列陀螺分配不同的地址并通过RS232串口实现和上位机的通讯。通过搭建的软硬件实验系统测试,表明设计的系统具有实时性好、精度高、成本低的特点。

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【部分图文】：

图1阵列陀螺采集系统硬件连接框图

MEMS陀螺阵列采集系统是通过控制器同时对多个陀螺仪进行数据采集[4]。选用CycloneIV系列的FPGA最小系统为控制器,设计ADXRS810陀螺阵列的外围电路,通过SPI协议与从机上的MEMS陀螺进行通信,采用双口RAM模块给阵列陀螺分配不同的地址并通过MAX232串口实....

图2ADXRS810电路图

从机的MEMS陀螺仪选用ADXRS系列的810芯片。它是一款测量单轴(Z轴)角速度的传感器且工作频率最高可达8.8MHz,通过SPI通信协议与主机实现命令接收与数据传输。ADXRS810工作电压范围为3.3～5V,当设计电路选取的供电电压为3.3V时,选用AMS1117-3....

图3FPGA硬件框图

本文选用型号为EP4CE15F17C8N的FPGA开发板为下位机的控制器件,其硬件框图如图3所示。开发板外接存储芯片包括:SDRAM、并行FLASH、串行FLASH、SRAM和EEPROM,可缓存和处理大容量数据。串口芯片为MAX232,可通过它实现和上位机的通讯。开发板有5路独....

图4SPI总线时序

控制器FPGA与陀螺仪之间的通信协议是串行外设接口(serionperpheralinterface,SPI),由于SPI协议是全双工的,因而可以快速实现主机与外围设备之间的同步信息交互。它主要是主从方式通信,通常是一主对一从和一主对多从的通讯[8]。标准的SPI是四根线,通....

本文编号：3945134