引言

　　在慣性系統的應用中，不僅要求數學模型準確可靠，而且普通的微控制器由于處理速度限制，而很難處理如此大的數據量，采用高性能DSP無疑增加了成本。為此，設計了以LM3S8962為核心處理器，以ADIS16365為慣性傳感器的慣性系統。該系統利用ADIS16365自身的數據處理功能對三軸角速度和角加速度數據進行處理。在外部再經過濾波與積分，得到了精確的角度信號，滿足了系統的可靠性和。控制要求。此外，面對系統對慣性數據需求量的增多，將該慣性系統設計為一個CAN節點應用于整個系統。

　　1 ADIS16365概述

　　ADIS16365是ADI公司于2008年9月推出的一款全新的數字輸出的高性能微慣性測量系統。這款傳感器結合了ADI公司的iMEMS和混合信號處理技術，提供校準的數字慣性檢測。系統除分別提供3個軸方向上的角速度、角加速度以外，還包括自動偏置校準、數字濾波與采樣速率、自檢、電源管理、條件監控、模數轉換，以及輔助數字輸入／輸出，這些功能都通過快速的數據訪問接口（SPI）與MCU進行交互，提供方便的數據和配置控制。ADIS16365的一些性能參數如下：角度分辨率為±80（°）／s；典型帶寬為0.33 kHz；線性加速度補償因子為0.05（°）／s／g；運動偏移穩定性為0.009（°）／s。

　　2 慣性測量系統硬件設計

　　2.1 總體設計

　　該系統硬件主要包括ADIS16365，CTM8251，LM3S8962。系統硬件框圖如圖1所示。

　　LM3S8962是TI公司一款用于工業控制的32位高速控制器，內部集成了工業控制用到的各種常用協議，其中CAN模塊支持CAN 2.0B協議，位速率高達1 Mb／s，具有可編程FIFO模式，使實時應用成為可能。此外，其內部擁有256 KB的單周期FLASH，可用于數據存儲，方便外部讀取。CTM8251是一款帶隔離的通用CAN收發器模塊，該模塊內部集成了所有必須的CAN隔離及CAN收、發器件。模塊的主要功能是將CAN控制器的邏輯電平轉換為CAN總線的差分電平并且具有DC 2 500 V的隔離功能。

2.2 硬件電路設計

　　陀螺儀硬件電路原理圖如圖2所示，選用LM3S8962自帶的SPI硬件接口對ADIS16365進行操作，在電路設計中只需要直接將LM3S8962的SPI硬件I／O接口與ADIS16365相應的接口連接起來。

　　CAN接口原理圖如圖3所示，LM3S8962對應的CAN接口分別為PD0和PD1，將其與CTM8251進行電氣連接，通過對CTM8251進行相應的電路配置，并且在信號輸出端做好相應的屏蔽工作以防止噪聲干擾傳輸和靜電帶來的不安全因素，最后將CTM8251輸出的高、低端分別與器件相應引腳連接。

3 慣性測量系統軟件設計

　　3.1 總體設計

　　微控制器直接控制慣性傳感器的工作狀態并采集角速度、角加速度等信息，為了達到處理的實時性，當ADIS16365有數據需要發送時，中斷通知微控制器進行讀取。微控制器將采集到的數據進行積分及濾波處理，并將處理后的信息存儲在片內FLASH中。當微控制器接收到數據請求時，通過CAN總線發送數據。圖4為系統主流程圖。

　　3.2 數據采集設計

　　微控制器通過SPI模式3與慣性傳感器通信，在時鐘下降沿時建立數據，上升沿時讀取數據。圖5為通信時序圖。