嵌入式系统技术在捷联导航系统中的应用

论文摘要

近几年来,嵌入式技术发展迅速,已经应用到许多领域,嵌入式DSP处理器其特定的硬件结构,非常适合于需要做大量数据处理的各种算法,具有高效、高速、高精度等优点,是当前许多领域中需做算法处理的嵌入式系统的首选器件。捷联导航系统对数据采集的精度、速度及传输能力要求较高,捷联算法对系统的数据处理能力同样也有较高要求,本文正是以捷联导航系统为背景,在分析了捷联导航系统的具体需求后,将嵌入式数据采集传输及处理技术应用到了捷联导航系统中,设计了基于高性能浮点DSP(TMS320C6713)和十六位单片机(MSP430F147)的双CPU结构的捷联导航数据处理系统。该系统双CPU分工协作,充分的发挥了该型DSP对浮点数据的处理精度高、速度快的能力并且还利用单片机控制能力强的特点,有效的弥补了DSP接口少、控制弱的缺点,使得系统可以同时进行采集和处理数据。该方案既在提高性能的同时还节约了成本,减少了体积,降低了功耗,完全符合新一代捷联导航系统方案的性能指标。本文给出了设计方案以及系统的软、硬件设计方法和实现过程,最后还给出了该嵌入式系统的调试结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 嵌入式系统在捷联导航系统中的应用
• 1.3 课题的研究背景和意义
• 1.4 论文的主要内容和结构安排
• 第2章 系统总体方案设计
• 2.1 设计要求
• 2.1.1 捷联导航计算机需求分析
• 2.1.2 DSP+MCU双处理器数据采集传输及处理方案
• 2.2 核心器件的体系结构
• 2.2.1 系统的DSP选型
• 2.2.2 嵌入式微控制器MSP430F147
• 2.2.3 高速、多通道AD变换器
• 2.3 双CPU的通讯传输设计思想
• 2.4 本章小结
• 第3章 嵌入式数据采集及处理系统硬件设计
• 3.1 嵌入式DSP处理器系统的设计
• 3.1.1 DSP最小系统的构建
• 3.1.2 DSP与上位机通信接口的设计
• 3.2 数据采集系统设计
• 3.2.1 前端模拟信号处理
• 3.2.2 MSP430F147最小系统设计
• 3.2.3 ADS8364特性及工作原理
• 3.2.4 ADS8364与MSP430F147的连接
• 3.3 双CPU通讯电路
• 3.4 本章小结
• 第4章 嵌入式数据采集及处理系统软件设计
• 4.1 系统软件总体设计方案
• 4.2 DSP系统软件的底层驱动
• 4.2.1 PLL的初始化
• 4.2.2 EMIF的初始化
• 4.3 串口MAX3111E的驱动开发
• 4.3.1 McBSPs作为SPI的初始化
• 4.3.2 McBSPs寄存器的配置
• 4.3.3 MAX3110E工作模式及寄存器的配置
• 4.4 数据采集系统的软件设计
• 4.4.1 ADS8364的初始化和操作
• 4.4.2 MSP430F147的设置
• 4.5 双CPU之间通讯电路的软件设计
• 4.5.1 HPI时序
• 4.5.2 HPIC和HPIA寄存器的初始化
• 4.6 DSP启动加载设计和代码固化
• 4.6.1 boot loader设计
• 4.6.2 FLASH写入程序设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 嵌入式捷联惯性导航系统的调试
• 5.1 数据采集系统的调试
• 5.2 在CCS上的DSP程序开发及优化
• 5.2.1 TMS320C6713 DSP的软件开发调试流程
• 5.2.2 C6000的程序构成
• 5.2.3 程序的优化
• 5.3 DSP系统测试程序调试
• 5.4 同步转异步串口程序调试
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢