汽車運動狀態(tài)信號采集系統(tǒng)的軟硬件設計.pdf

1、汽車狀態(tài)信息的測量和采集是汽車操縱穩(wěn)定性研究和設計的基本問題，也是汽車電子控制及輔助駕駛系統(tǒng)實現的必要條件。汽車的運動狀態(tài)信息的準確顯示，可以為駕駛員迅速準確地操控車輛提供必要信息。
　　 本課題針對汽車運動狀態(tài)的特點，結合MEMS慣性傳感器、FPGA技術和USB技術，設計了汽車運動狀態(tài)信號采集系統(tǒng)。在設計中采用了先進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動狀態(tài)成為可能。系統(tǒng)采用FPGA+USB2.0

2、的架構模式，既充分利用FPGA的在線可編程特性簡化了電路設計，又有效的利用USB2.0的高速傳輸模式提高了數據獲取效率，增強了系統(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、原理和設計方法，角速度陀螺和加速度傳感器的原理、應用、性能指標以及外圍電路的設計。
　　 然后從軟硬件方面詳細介紹本系統(tǒng)。硬件設計中，采用了現場可編程

3、門陣列實現了硬件電路的軟件化，簡化了電路設計減小了電路體積，并且通過下載電纜實現了在線可編程便于今后的功能改進。完成硬件平臺的搭建工作。并應用Protel2004 DXP設計系統(tǒng)的原理圖及PCB圖。軟件方面完成兩個方面設計，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設計各功能模塊。二是USB相關的軟件設計，包括USB固件程序、USB設備驅動程序以及界面應用程序。固件程序在Keil uVision3環(huán)境下開發(fā)，負責處理PC機發(fā)來的各種USB請求，以完成主機和外圍電路間的數據傳輸；設備驅動程序應用Driverstudio3.2開發(fā)，驅動程序的功能是使Win32應用程序能正確訪問本數據采集系統(tǒng)的硬件設備；應用程序采用VC++6.0開發(fā)，主要負責處理系統(tǒng)硬件所傳輸的數