汽車行駛姿態(tài)參數(shù)采集系統(tǒng)設(shè)計方案解析

基于DSP與LabVIEW的汽車行駛姿態(tài)參數(shù)采集系統(tǒng)設(shè)計
　　2011-03-31 09:51:03 來源：電子技術(shù)應(yīng)用
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　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們更加注重汽車駕駛的安全問題，不斷將各種先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到汽車上，以提高汽車的安全性，如防抱死制動系統(tǒng)，ESP（電子穩(wěn)定性控制）系統(tǒng)。汽車行駛姿態(tài)參數(shù)采集作為汽車安全系統(tǒng)動力學(xué)研究的基礎(chǔ)，對其有重要影響。本設(shè)計通過ADIS16355傳感器及DSP TMS320F2812構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集汽車在行駛過程中縱向加速度、側(cè)向加速度以及Z軸角速度，并通過串口傳送到上位機(jī)，以LabVIEW作為軟件平臺對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及分析。
　　ADIS16355是ADI公司生產(chǎn)的一款數(shù)字輸出、6自由度微慣性測量系統(tǒng)。其通過SPI（Serial Peripheral Interface）串行接口輸出X、Y、Z三軸方向的角速度及加速度，核心傳感器測量部件采用iMEMS？誖運(yùn)動信號處理技術(shù)，測量精度高。DSP作為運(yùn)算、控制處理器以其高速、高精度的性能廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)領(lǐng)域。本系統(tǒng)采用的TMS320F2812芯片的CPU是32位的定點(diǎn)內(nèi)核，包含SPI串行外設(shè)，很簡便地建立了與ADIS16355的硬件電路。另外上位機(jī)采用NI公司開發(fā)的LabVIEW虛擬儀器平臺，其采用強(qiáng)大的圖形化編程（G語言）語言，面向測試工程師而非專業(yè)程序員，編程非常簡便，研發(fā)周期短，人機(jī)交互界面直觀友好［1］，具有各種常用的總線節(jié)點(diǎn)和豐富的軟件包及驅(qū)動程序，能簡捷地實(shí)現(xiàn)DSP與PC機(jī)之間的串口通信；同時LabVIEW還具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理及分析功能，能對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。
　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
　　系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示，硬件電路的主要芯片包括TMS320F2812、ADIS16355、MAX2323。
　　
　　1.1 TMS320F2812與ADIS16355硬件接口模塊
　　TMS320F2812是TI公司研發(fā)的高性能、多功能、高性價比的DSP芯片。該芯片最高可在主頻150 MHz下工作，帶有18 K×16 bit 零等待周期片上ARAM和128 K×16 bit片上Flash（存取時間36 ns），片內(nèi)集成了大量的外設(shè)，包括雙通道串行通信接口SCIA/SCIB、串行外設(shè)接口SPI、看門狗定時器Watchdog、通用輸入/輸出引腳GPIO等［2］。TMS320F2812作為本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制核心，直接控制ADIS16355的工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)采集，并將ADIS16355數(shù)據(jù)通過串口傳入PC機(jī)進(jìn)行處理。
　　TMS320F2812與傳感器通過SPI接口進(jìn)行通信，其電路如圖2所示。SPI是一個可編程的高速同步串行輸入/輸出接口，提供了一個高速同步串行總線，可用于CPU與外圍設(shè)備或其他控制器之間的通信。該接口提供了四個外部引腳：串行時鐘引腳（SPISCLK）、主設(shè)備輸入/從機(jī)輸出引腳（SPISOMI）、從輸入/主輸出引腳（SPISIMO）及從發(fā)送使能引腳（SPISTE）［2］，可根據(jù)需要使用其中的2～4條信號線。SPI以主從方式工作， SPISCLK串行時鐘由主設(shè)備控制，從設(shè)備不能控制該信號。在主設(shè)備的時鐘脈沖下，數(shù)據(jù)從高位到低位依次傳輸，速率可達(dá)到幾兆至幾十兆位每秒。