基于ADISl6355 MEMS的慣性測量組件系統(tǒng)設(shè)計

MCU控制器作為主控制器可直接控制慣性測量組件的工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集，并將慣性測量組件采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到存儲器件內(nèi)，或通過USB接口直接傳入PC機(jī)處理。AT89C513lA是Atmel公司生產(chǎn)的基于80C52內(nèi)核的高性能8位單片CPU微處理器器件，片上集全速USB控制器和SPI接口，可方便地與陀螺儀器件連接，并通過USB接口將數(shù)據(jù)高速采集到PC機(jī)。K9F1G08UOM是三星公司的NAND Flash存儲器件，其容量為128 MB，在慣性測量組件高速采集的情況下可存儲至少4 h的連續(xù)采集數(shù)據(jù)量。其內(nèi)部存儲列為1 024塊。每塊分為64頁，1頁包含2 112字節(jié)，命令、地址、數(shù)據(jù)信息通過8條I／O線時分復(fù)用?？蓤?zhí)行2 K字節(jié)的頁編程操作和頁讀操作。
在該系統(tǒng)中，ADSl6355AMLZ作為從設(shè)備通過SPI接口與外界通信，輸出測得的三軸角速度、三軸加速度、三軸溫度、電壓值，外部CPU也可通過該接口設(shè)置ADISl6355AMLZ內(nèi)部寄存器，從而增強(qiáng)使用的靈活性。圖2為慣性測量組件的讀操作SPI時序圖。

從圖2中可看出，ADISl6355AMLZ的1次SPI傳輸包括16位數(shù)據(jù)。其中第l位是此次SPI傳輸?shù)淖x寫狀態(tài)標(biāo)識，第2位為O，接著的6特位是即將讀或?qū)懙募拇嫫鞯刂?，最后?位在寫操作時是將要寫入寄存器的數(shù)據(jù)，如果是讀操作則無效。完成ADISl6355AMLZ的1個讀操作需2次16位的SPI通信，其中第1次是寫入將要讀取的寄存器地址，讀寄存器的內(nèi)容將在第2次SPI通信時出現(xiàn)在ADISl6355AMLZ的DOUT信號線上，輸入SPI的主設(shè)備。
AT89C5131A內(nèi)置包含SPI接口，可方便地與ADISl6355AMLZ連接，通過SPI接口配置相應(yīng)的寄存器即可控制ADISl6355AMLZ。由于該單片機(jī)為8位。其內(nèi)部寄存器也為8位。因此需對自身的SPI寄存器進(jìn)行2次寫操作，才能完成ADISl6355AMLZ 1次SPI數(shù)據(jù)傳輸。該單片機(jī)內(nèi)含1個USB控制器，可向PC機(jī)高速傳輸數(shù)據(jù)。
2．2慣性測量組件系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
該系統(tǒng)的硬件電路部分主要由內(nèi)置USB控制器的AT89C513l、NAND Flash器件K9F1G08UOM電路以及ADISl6355AMLZ組成，硬件接口如圖3所示。必須寫入相應(yīng)的命令才能順利執(zhí)行ADISl6355AMLZ和NAND Flash的各種操作，南于數(shù)據(jù)線與地址線復(fù)用為8根線，因此地址、命令以及數(shù)據(jù)的輸入／輸出需要通過命令鎖存信號(CLE)和地址鎖存信號(ALE)共同控制從分時復(fù)用。