汽車運(yùn)動狀態(tài)信號采集系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計.pdf

1、汽車狀態(tài)信息的測量和采集是汽車操縱穩(wěn)定性研究和設(shè)計的基本問題，也是汽車電子控制及輔助駕駛系統(tǒng)實現(xiàn)的必要條件。汽車的運(yùn)動狀態(tài)信息的準(zhǔn)確顯示，可以為駕駛員迅速準(zhǔn)確地操控車輛提供必要信息。
　　 本課題針對汽車運(yùn)動狀態(tài)的特點(diǎn)，結(jié)合MEMS慣性傳感器、FPGA技術(shù)和USB技術(shù)，設(shè)計了汽車運(yùn)動狀態(tài)信號采集系統(tǒng)。在設(shè)計中采用了先進(jìn)的微慣性傳感器取代傳統(tǒng)的慣性傳感器，使得利用慣性傳感器來測量車輛運(yùn)動狀態(tài)成為可能。系統(tǒng)采用FPGA+USB2.0

2、的架構(gòu)模式，既充分利用FPGA的在線可編程特性簡化了電路設(shè)計，又有效的利用USB2.0的高速傳輸模式提高了數(shù)據(jù)獲取效率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，并降低了整個系統(tǒng)的成本。論文從總體方案、硬件電路、軟件程序、性能測試等幾個方面詳細(xì)地闡述本系統(tǒng)。
　　 首先介紹微慣性測量單元的組成、原理和設(shè)計方法，角速度陀螺和加速度傳感器的原理、應(yīng)用、性能指標(biāo)以及外圍電路的設(shè)計。
　　 然后從軟硬件方面詳細(xì)介紹本系統(tǒng)。硬件設(shè)計中，采用了現(xiàn)場可編程

3、門陣列實現(xiàn)了硬件電路的軟件化，簡化了電路設(shè)計減小了電路體積，并且通過下載電纜實現(xiàn)了在線可編程便于今后的功能改進(jìn)。完成硬件平臺的搭建工作。并應(yīng)用Protel2004 DXP設(shè)計系統(tǒng)的原理圖及PCB圖。軟件方面完成兩個方面設(shè)計，一是FPGA時序控制部分，以FPGA做為控制的核心，采用模塊化的設(shè)計方法。該部分選擇CycloneⅡ系列芯片EP2C8Q208C8作為主控制芯片，控制A/D轉(zhuǎn)換，乒乓緩存及USB接口芯片CY7C68013A讀寫的時序

4、。采用硬件描述語言VerilogHDL設(shè)計各功能模塊。二是USB相關(guān)的軟件設(shè)計，包括USB固件程序、USB設(shè)備驅(qū)動程序以及界面應(yīng)用程序。固件程序在Keil uVision3環(huán)境下開發(fā)，負(fù)責(zé)處理PC機(jī)發(fā)來的各種USB請求，以完成主機(jī)和外圍電路間的數(shù)據(jù)傳輸；設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)用Driverstudio3.2開發(fā)，驅(qū)動程序的功能是使Win32應(yīng)用程序能正確訪問本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)備；應(yīng)用程序采用VC++6.0開發(fā)，主要負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)硬件所傳輸?shù)臄?shù)