一種光纖陀螺動態分頻方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于慣性器件光纖陀螺領域，更具體地，涉及一種光纖陀螺動態分頻方法。
【背景技術】
[0002] 光纖陀螺是利用Sagnac效應進行角速率檢測的慣性器件。光纖陀螺在設計過程 中，要求陀螺的工作頻率和它的特征頻率相一致。因為陀螺生產過程中的差異，每一個陀螺 的特征頻率都有差異。早期的FPGA芯片，如Virtex2、Spartan3等，其內部DCM分頻參數是 不能通過外部更改的，只能在邏輯生成之前將參數確定，然后生成邏輯。這種情況導致使用 FPGA內部的DCM實現分頻的光纖陀螺產品，需要生成特征頻率不同的很多邏輯。
【發明內容】
[0003] 針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種光纖陀螺動態分頻方法，其目的在于將 陀螺分頻參數通過外部MCU單片機發送到陀螺FPGA芯片，實現了分頻參數通過外部動態修 改的功能，旨在解決每個陀螺需要單獨生成一個邏輯的問題。
[0004] 本發明提供了一種光纖陀螺動態分頻方法，包括下述步驟：
[0005] (1)實時獲取動態分頻參數；
[0006] (2)在光纖陀螺調試過程中，將所述動態分頻參數輸入MCU單片機中；
[0007] (3)在光纖陀螺通電后，MCU單片機將所述動態分頻參數通過SPI接口電路發送到 Spartan6 FPGA 芯片；
[0008] (4) Spartan6 FPGA芯片通過內部邏輯實現的SPI主控制器與DCM_CLKGEN時鐘分 頻組件通訊，將所述動態分頻參數發送給SPI從控制器的DCM_CLKGEN組件，從而動態改變 DCM_CLKGEN 的頻率輸出 CLKFXO ;
[0009] (5) Spartan6 DCM_CLKGEN時鐘分頻組件在接收到上述FPGA內部SPI主控制器發 送的動態分頻參數和啟動命令后，進行乘除分頻并輸出陀螺需要的工作頻率。
[0010] 更進一步地，在步驟（5)中根據公式
進行乘除分頻；CLKFX 為輸出頻率，CLKIN為輸入頻率，M為乘系數；D為除系數。
[0011] 更進一步地，所述動態分頻參數包括M參數和D參數。
[0012] 更進一步地，所述動態分頻參數在陀螺調試時計算得到，具體為：
[0013] (I. 1)獲取光纖陀螺的本征頻率Ifgyro-CLKFXl <= ε和允許的誤差值ε ;其 中，τ為陀螺渡越時間，允許的誤差值ε取100Hz;
[0014] (1. 2)對獲取的本征頻率fgyro通過更改M參數、D參數進過試探分頻；具體為： 根據公式
獲得試探分頻結果，并從所述試探分頻結果中選擇滿足公 式|fgyr〇-CLKFX| <= ε的分頻結果；
[0015] (1. 3)在所述分頻結果中選擇與陀螺特征頻率差的絕對值最小的那一組的M參數 和D參數作為最終分頻參數。
[0016] 更進一步地，在步驟（1.2)中，試探分頻時，通過兩重循環實現，具體地，在第 一重循環中M參數從2~256變化，第二重循環中D參數從1~256變化，再根據公式
獲得試探分頻結果。
[0017] 在本發明中，對一個型號的陀螺產品，采用本發明提供的光纖陀螺動態分頻方法 只需生成一個下載邏輯文件，可大大減少生成邏輯的工作量，產品在設計階段的工作減到 最小，調試階段的工作量和以前相當，只是稍微更改了調試方式，工作效率得到提高。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發明實施例提供的光纖陀螺動態分頻系統的結構示意圖；
[0019] 圖2是本發明實施例提供的接口時序圖；
[0020] 圖3是DCM_CLKGEN組件SPI編程時序。
【具體實施方式】
[0021] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。
[0022] 本發明提供的光纖陀螺動態分頻方法主要是用于光纖陀螺設計、調試、生產和試 驗過程中光纖陀螺分頻實現和頻率外部動態修改。
[0023] 本發明提出的光纖陀螺動態分頻方法是基于由分頻參數計算軟件、MCU單片機、 Spartan6 FPGA芯片和SPI接口組成的系統實現的，其中MCU單片機、Spartan6 FPGA芯片 和SPI接口如圖1所示；MCU單片機通過SPI接口與Spartan6 FPGA芯片連接；
[0024] 本發明提出的光纖陀螺動態分頻方法可以由以下步驟完成：
[0025] (1)由分頻參數計算軟件實時獲得動態分頻參數；所述動態分頻參數包括 Spartan6 DCM_CLKGEN組件動態分頻所需要的M參數和D參數；其中M參數是指乘系數；D 參數是指除系數。
[0026] (2)在光纖陀螺調試過程中，將所述動態分頻參數輸入MCU單片機中，具體地可以 通過手動將M參數和D參數寫入MCU單片機。
[0027] (3)在光纖陀螺通電后，MCU單片機將所述動態分頻參數通過SPI接口電路發送到 Spartan6 FPGA ;其中SPI接口可以采用普通SPI接口。
[0028] (4) Spartan6 FPGA芯片內部通過邏輯實現一個SPI主控制器，和DCM_CLKGEN時 鐘分頻組件通訊，將M參數和D參數通過內部編程實現的SPI主控制器送到SPI從控制器 DCM_CLKGEN組件，Spartan6內部DCM_CLKGEN組件編程接口和SPI主控制器連接關系見圖 2,接口時序和圖3。其中，從控制器DCM_CLKGEN組件接口是FPGA內部提供的，SPI主控制 器需要編程實現。編程接口是指DCM_CLKGEN組件提供的5個信號，SPI主控制器按照時序 圖中的時序輸出5個信號，就可以，將M、D參數發送到DCM_CLKGEN組件，就可以動態改變 DCM_CLKGEN 的頻率輸出 CLKFXO。
[0029] (5) Spartan6 DCM_CLKGEN時鐘分頻組件在接收到上述FPGA內部SPI主控制器發 送的M參數和D參數和啟動命令后，按照公式1進行乘除分頻，輸出陀螺需要的工作頻率。
[0030]
( 1 )·其中CLKFX為輸出頻率，CLKIN為輸入頻率。 CLKIN -般使用光纖陀螺的晶振頻率。
[0031] 本發明實現的光纖陀螺動態