一種三軸光纖陀螺同步輸出系統及同步輸出方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及慣性導航設備技術領域，尤其涉及一種三軸光纖陀螺同步輸出系統及同步輸出方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]近年來，隨著技術的發展，光纖陀螺正逐步取代撓性陀螺大量應用于導航設備領域。傳統撓性陀螺采用模擬信號輸出，使用時需要對其設計復雜勵磁、采樣電路以進行模數轉換從而獲取載體角速度，其精度較低；光纖陀螺精度較高，但其采用數字信號輸出，其在縮減了外圍采樣電路的同時也帶來了新的問題，即陀螺輸出時序的控制問題。常用的盲發方式輸出將導致三軸陀螺數據輸出時刻不能同步，從而嚴重影響慣導的動態精度，因此實際應用過程中需要對其輸出時序進行有效控制。
[0004]
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于解決現有三軸光纖陀螺輸出同步性差，導致慣導實時性差、精度低的問題，提供一種三軸光纖陀螺同步輸出系統及同步輸出方法，能夠保證三軸光纖陀螺的輸出同步性，從而提高慣導實時性和精確度。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是這樣的:一種三軸光纖陀螺同步輸出系統，其特征在于:包括X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺、ARM處理器、FPGA處理器、雙口 RAM存儲器、以及DSP處理器；
所述ARM處理器能夠輸出PWM方波，其輸出端口一路直接與FPGA處理器相連，另一路與RS422接口電路發送TTL引腳連接，該路PWM方波信號經RS422接口電路轉換為差分信號，該RS422接口電路的差分信號發送端口同時與X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺的差分信號接收端相連；X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺的差分信號輸出端分別與RS422接口電路的差分信號接收端口連接，X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺輸出的差分信號經RS422接口電路轉換為TTL信號后輸入到FPGA處理器；
所述FPGA處理器通過雙口 RAM存儲器與DSP處理器相連，并能夠進行數據交換；同時FPGA處理器通過中斷信號線發送中斷信號給DSP處理器，用于通知DSP處理器讀取雙口RAM中指定存儲地址內的數據并進行解算。
[0007]進一步地，所述ARM處理器為STM32F407IC型處理器，所述FPGA處理器為XC6SLX45型處理器，所述DSP處理器選用TMS320C6713型，所述雙口 RAM存儲器選用48LC8M16A2型存儲器。
[0008]—種上述三軸光纖陀螺同步輸出系統的同步輸出方法，其特征在于:包括如下步驟:
1 )ARM處理器產生PWM方波，并通過PWM方波輸出端口同時輸出到FPGA處理器和RS422接口電路的發送端口；
2)X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺以及Z軸光纖陀螺響應PWM方波的下降沿后，分別輸出差分信號，并通過RS422接口電路的接收端口向FPGA處理器發送X軸光纖陀螺的角速度數據、Y軸光纖陀螺的角速度數據以及Z軸光纖陀螺的角速度數據；
3)FPGA處理器接收到X軸光纖陀螺的角速度、Y軸光纖陀螺的角速度以及Z軸光纖陀螺的角速度后，將X軸光纖陀螺的角速度數據、Y軸光纖陀螺的角速度數據以及Z軸光纖陀螺的角速度數據存入到雙口 RAM存儲器的指定存儲地址；
4)FPGA處理器響應PWM方波的上升沿后，通過中斷方式向DSP處理器發送中斷信號；
5)DSP處理器接收到FPGA處理器發送的中斷信號后，讀取雙口RAM存儲器的指定存儲地址內的X軸光纖陀螺的角速度數據、Y軸光纖陀螺的角速度數據以及Z軸光纖陀螺的角速度數據，并進行解算。
[0009]進一步地，所述ARM處理器產生的PWM翻皮的頻率為ΙΚΗζ、占空比80%。
[0010]與現有技術相比，本發明具有如下優點:
1)時序控制，保證數據更新:光纖陀螺數據輸出采用RS422串行通訊，數據的傳輸需要時間，而PWM方波的下降沿與上升沿之間具有時間差，因而能夠充分保證接收到的X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺的輸出數據為當前最新，并保證同步性和完整性。
[0011]2)采用差分信號控制陀螺輸入輸出，抗干擾能力強:陀螺輸出控制信號利用RS422接口電路的差分輸出傳輸，充分利用差分信號抗干擾能力強的特點，防止外部干擾信號度陀螺輸出時序產生影響。
[0012]3)采用獨立處理器用于數據采集和數據解算，提高運算能力:采用FPGA處理獨立用于數據采集、采用DSP處理器獨立用于數據解算，充分利用各自的運算能力，提高了解算頻率，從而提高慣導實時性和精確度。
[0013]
【附圖說明】
[0014]圖1為同步輸出系統的原理框圖。
[0015]圖2為同步輸出方法的流程圖。
[0016]
【具體實施方式】
[0017]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
[0018]實施例:參見圖1，一種三軸光纖陀螺同步輸出系統，包括X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺、ARM處理器、FPGA處理器、雙摳RAM存儲器、以及DSP處理器；具體實施時，所述ARM處理器為STM32F407IC型處理器，所述FPGA處理器為XC6SLX45型處理器，所述DSP處理器選用TMS320C6713型，所述雙口 RAM存儲器選用48LC8M16A2型存儲器。
[0019]所述ARM處理器能夠輸出PWM方波，ARM處理器的一個定時器及其對應輸出通道作為PWM輸出端口，從而能夠對輸出時序進行控制。其(PWM方波)輸出端口一路直接與FPGA處理器相連，另一路與RS422接口電路發送TTL引腳連接，該路PWM方波信號經RS422接口電路轉換為差分信號，該RS422接口電路的差分信號發送端口同時與X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺的差分信號接收端相連。X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺的差分信號輸出端分別與RS422接口電路的差分信號接收端口連接，X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺輸出的差分信號經RS422接口電路轉換為TTL信號后輸入到FPGA處理器。通過RS422接口電路，使信號在傳輸過程中抗干擾能力更強。
[0020]所述FPGA處理器通過雙口 RAM存儲器與DSP處理器相連，并能夠進行數據交換；同時FPGA處理器通過中斷信號線發送中斷信號給DSP處理器，用于通知DSP處理器讀取雙口 RAM中指定存儲地址內的數據并進行解算。
[0021]
參見圖2，一種上述三軸光纖陀螺同步輸出系統的同步輸出方法，包括如下步驟:
1 )ARM處理器產生PWM方波，并通過PWM方波輸出端口同時輸出到FPGA處理器和RS422接口電路的發送端口；
2)X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺以及Z軸光纖陀螺響應PWM方波的下降沿后，分別輸出差分信號，并通過RS422接口電路的接收端口向FPGA處理器發送X軸光纖陀螺的角速度數據、Y軸光纖陀螺的角速度數據以及Z軸光纖陀螺的角速度數據；
3)FPGA處理器接收到X軸光纖陀螺的角速度、Y軸光纖陀螺的角速度以及Z軸光纖陀螺的角速度后，將X軸光纖陀螺的角速度數據、Y軸光纖陀螺的角速度數據以及Z軸光纖陀螺的角速度數據存入到雙口 RAM存儲器的指定存儲地址；
4)FPGA處理器響應PWM方波的上升沿后，通過中斷方式向DSP處理器發送中斷信號；
5)DSP處理器接收到FPGA處理器發送的中斷信號后，讀取雙口RAM存儲器的指定存儲地址內的X軸光纖陀螺的角速度數據、Y軸光纖陀螺的角速度數據以及Z軸光纖陀螺的角速度數據，并進行解算。
[0022]其中，所述ARM處理器產生的PWM方波的頻率為ΙΚΗζ、占空比80% ;在試驗過程中采用波特率230400、1位起始位、1位停止位、無校驗位傳輸陀螺通訊幀10字節需要約0.43毫秒；因此，PWM方波頻率ΙΚΗζ，占空比80%時低電平保持時間0.8毫秒，即控制陀螺輸出時刻與控制DSP處理器讀取數據時刻相差0.8毫秒，充分保證接收到陀螺數據完整并為當前最新。
[0023]最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種三軸光纖陀螺同步輸出系統，其特征在于:包括X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺、ARM處理器、FPGA處理器、雙口 RAM存儲器、以及DSP處理器； 所述ARM處理器能夠輸出PWM方波，其輸出端口 一路直接與FPGA處理器相連，另一路與RS422接口電路發送TTL引腳連接，該路PWM方波信號經RS422接口電路轉換為差分信號，該RS422接口電路的差分信號發送端口同時與X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺的差分信號接收端相連；X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺的差分信號輸出端分別與RS422接口電路的差分信號接收端口連接，X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺輸出的差分信號經RS422接口電路轉換為TTL信號后輸入到FPGA處理器； 所述FPGA處理器通過雙口 RAM存儲器與DSP處理器相連，并能夠進行數據交換；同時FPGA處理器通過中斷信號線發送中斷信號給DSP處理器，用于通知DSP處理器讀取雙口RAM中指定存儲地址內的數據并進行解算。2.根據權利要求1所述的一種三軸光纖陀螺同步輸出系統，其特征在于:所述ARM處理器為STM32F407IC型處理器，所述FPGA處理器為XC6SLX45型處理器，所述DSP處理器選用TMS320C6713型，所述雙口 RAM存儲器選用48LC8M16A2型存儲器。3.一種如權利要求1所述三軸光纖陀螺同步輸出系統的同步輸出方法，其特征在于:包括如下步驟: 1 )ARM處理器產生PWM方波，并通過PWM方波輸出端口同時輸出到FPGA處理器和RS422接口電路的發送端口； 2)X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺以及Z軸光纖陀螺響應PWM方波的下降沿后，分別輸出差分信號，并通過RS422接口電路的接收端口向FPGA處理器發送X軸光纖陀螺的角速度數據、Y軸光纖陀螺的角速度數據以及Z軸光纖陀螺的角速度數據； 3)FPGA處理器接收到X軸光纖陀螺的角速度、Y軸光纖陀螺的角速度以及Z軸光纖陀螺的角速度后，將X軸光纖陀螺的角速度數據、Y軸光纖陀螺的角速度數據以及Z軸光纖陀螺的角速度數據存入到雙口 RAM存儲器的指定存儲地址； 4)FPGA處理器響應PWM方波的上升沿后，通過中斷方式向DSP處理器發送中斷信號； 5)DSP處理器接收到FPGA處理器發送的中斷信號后，讀取雙口RAM存儲器的指定存儲地址內的X軸光纖陀螺的角速度數據、Y軸光纖陀螺的角速度數據以及Z軸光纖陀螺的角速度數據，并進行解算。4.根據權利要求3所述的同步輸出方法，其特征在于:所述ARM處理器產生的PWM翻皮的頻率為ΙΚΗζ、占空比80%。
【專利摘要】本發明公開了一種三軸光纖陀螺同步輸出系統及同步輸出方法，所述同步輸出系統包括X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺、Z軸光纖陀螺、ARM處理器、FPGA處理器、雙口RAM存儲器、以及DSP處理器；該同步輸出方法包括如下步驟：1）ARM處理器產生PWM方波；2）X軸光纖陀螺、Y軸光纖陀螺以及Z軸光纖陀螺分別輸出差分信號；3）FPGA處理器角速度數據存入到雙口RAM存儲器；4）FPGA處理器向DSP處理器發送中斷信號；5）DSP處理器讀取角速度數據，并進行解算。本發明能夠保證三軸光纖陀螺的輸出同步性，從而提高慣導實時性和精確度。
【IPC分類】G01C19/72
【公開號】CN105371837
【申請號】CN201510985290
【發明人】劉源, 吳金偉
【申請人】重慶華渝電氣集團有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月25日