CN103207848A

CN103207848A - 一种适用于mems陀螺系数加载的通信方法

Info

Publication number: CN103207848A
Application number: CN2013100732274A
Authority: CN
Inventors: 张磊; 赵忠惠; 汪健
Original assignee: China North Industries Group Corp No 214 Research Institute Suzhou R&D Center
Current assignee: Huadong Photoelectric Integrated Device Research Institute
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: CN103207848B

Abstract

本发明公开了一种适用于MEMS陀螺系数加载的通信方法，上位机通过通信模块将温度补偿系数输入到接口模块电路中，或从接口模块中读取数据，通信模块与接口模块之间通过四个端口进行通信，上位机连续发送1个或多个数据包，接口模块从中顺序取出有效温度补偿系数进行存储；在上位机发出片选信号后的第一个串口时钟SCK上升沿开始采集输入数据或通过串口数据输入端SDI将数据写入接口模块内部。本发明的通信方法，适用于各种MEMS陀螺系数加载，根据数据输入端的不同命令，可以进行不同的读、写、擦除等操作，同时可以在输出端输出相应的数据，应用灵活，功能强大，传输可靠性高。

Description

一种适用于MEMS陀螺系数加载的通信方法

技术领域

本发明涉及一种适用于MEMS陀螺系数加载的通信方法。

背景技术

由于微机械陀螺受到制作误差、材料的不均匀性等因素影响，其刻度因子与零偏受温度的影响很大，严重制约了微机械陀螺精度性能的提高。为了提高微机械陀螺在全温范围内的零偏稳定性，需要进行温度补偿。温度系数的加载是进行温度补偿的前提。

目前，国内外温度补偿系数加载方式有多种多样，其中以串行通信方式较多，比如中国专利201120437437.3 的《一种串口陀螺数据收发系统》采用串口通信方式进行系数加载；科技论文《Z轴硅微机械陀螺仪温度补偿的技术研究》和《加速度计数据采集与温度补偿技术研究》也是采用串口通信进行系数加载。另外也有采用CAN总线进行数据通信的，比如科技论文《MEMS高量程微加速度计温度补偿的设计》中采用CAN总线进行数据通信，它在信号处理模块中内置了CAN通信接口模块，利用CAN通信协议进行温度补偿系数加载。

但是，采用串口通信方式需要配置双方通信格式，比如波特率、数据位和奇偶校验位等，采集终端必须与数据发送端保持一致，才能保持正常的通信。若不确定发送方的传输波特率或数据长度，则不能进行正常通信。另外，在传输多帧数据时，往往在硬件逻辑协议的基础上，还需用软件的方式构建应用层协议标准，在传输数据上加载帧头、帧尾等验证性数据，才能正确的获取数据。可见，普通的串行通信设置烦琐、通信简单、数据传输效率低。

若采用CAN总线进行系数加载，众所周知，CAN总线比较复杂，使用CAN总线必须熟悉CAN总线的数据格式、各种寄存器以及错误计数等等。另外，CAN总线的不一致性和不可预测性经常使得CAN总线在通信过程中进入错误状态，无法正常通信。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于MEMS陀螺系数加载的通信方法，有时钟、片选、数据输入和数据输出四个端口，根据数据输入端的不同命令，可以控制EEPROM进行不同的读、写、擦除等操作，该方法使用灵活、功能强大，适用于各种MEMS陀螺系数的加载。

为解决上述技术问题，本发明提供一种。

本发明所达到的有益效果：

本发明提供了一种通信方法，适用于各种MEMS陀螺系数加载，根据数据输入端的不同命令，可以进行不同的读、写、擦除等操作，同时可以在输出端输出相应的数据，应用灵活，功能强大，传输可靠性高。

附图说明

图1是MEMS陀螺系数加载通信框图；

图2 是数据包输入；

图3 是SDI输入端数据格式；

图4 是SDI输入时序图；

图5 是SDO串行输出数据格式；

图6 是SDO输出数据时序图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

MEMS陀螺系数加载通信过程如图1所示，根据本发明的通信方法，上位机通过通信模块将温度补偿系数输入到接口模块电路中，并将采集的数据转换写入EEPROM存储，由运算器进行读出使用。根据需要，上位PC机也可通过本发明的通信方法从EEPROM中读取数据进行比对。

该通信协议主要完成接口模块与外部的数据通讯，将有效的数据及命令传输进芯片使其进行相应操作。

本发明的通信方法按功能分成解码和移位输出两部分。串行解码主要根据用户自定义的数据传输格式将串行数据进行解码，然后分别根据解码后的数据完成相应的操作；移位输出模块是将芯片内部的相关数据按照用户定义的数据传输格式依次串行输出。

本发明的工作原理：

该通讯方法设置有四个端口，分别为：

SCK：串口时钟。

SDI：串口数据输入。

SDO：串口数据输出。

SS：片选信号，低有效。当SS为高时，忽略在SDI和SCK输入端的变化，串口输出SDO为三态。

（1）SDI数据输入

上位机可以连续发送多个数据包，接口模块从中顺序取出有效系数进行存储。数据流时序如图2所示。在上位机发出片选信号后的第一个SCK上升沿开始采集输入数据。

通过自定义，串口数据输入端SDI总共发送40位数据，其中包括32位数据DATA[31]- DATA[0]，5位地址ADDR[4:0]，3位命令位CMD[2:0]，数据格式见图3，其中LSB为最先输入数据位，如图3。

SDI发送的每位数据在SCK的上升沿被采样，当一个数据包发送并被采样完毕，SS片选拉高以启动内部操作。如图4，其中CMD[2:0]为命令位，可以改变其设置分别对芯片内部EEPROM或寄存器进行不同的操作。

当CMD为001时是对EEPROM进行相关的写操作，010时是对EEPROM进行相关的读操作，100时是对EEPROM进行相关擦除操作，其余均为无效命令。另外也可根据需求进行自定义。

（2）SDO数据输出

如图5，SDO为串口输出端，输出同样以LSB为最先输出数据位，当SS为低时，SDI 数据写入内部，同时SDO移位输出数据。当CMD[2:0]为010读操作时，SDO输出指定地址中的数据，并且在SS信号有效后的SCK上升沿开始输出有效数据。当CMD[2:0]不为010读操作时，SDO串行输出上一个数据包的DATA、ADDR、CMD，并且在SS信号有效后的SCK上升沿开始传输有效数据。

如图6，SDO只在SS为低时正常输出数据，当SS为高时，SDO为高阻态。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1. 一种适用于MEMS陀螺系数加载的通信方法，其特征是，

上位机通过通信模块将温度补偿系数输入到接口模块电路中，或从接口模块中读取数据，

所述通信模块与接口模块之间通过四个端口进行通信，

四个端口分别为：

SCK：串口时钟；

SDI：串口数据输入端；

SDO：串口数据输出端；

SS：片选信号，低有效；当SS为高时，串口数据输出SDO为三态；

数据输入的步骤为：上位机连续发送1个或多个数据包，接口模块从中顺序取出有效温度补偿系数进行存储；在上位机发出片选信号后的第一个串口时钟SCK上升沿开始采集输入数据；

数据输出的步骤为：

在片选信号SS有效后的串口时钟SCK上升沿开始，通过串口数据输入端SDI将数据写入接口模块内部，同时串口数据输出端SDO移位输出指定地址中的数据。

2.根据权利要求1所述的适用于MEMS陀螺系数加载的通信方法，其特征是，所述串口数据输入端SDI共发送40位数据，其中包括32位数据DATA，5位地址ADDR，3位命令位CMD。

3.根据权利要求1所述的适用于MEMS陀螺系数加载的通信方法，其特征是，串口数据输入端SDI发送的每位数据在端口SCK的上升沿被采样，当一个数据包发送并被采样完毕，端口SS变为高启动内部操作。

4.根据权利要求2所述的适用于MEMS陀螺系数加载的通信方法，其特征是，数据输入时，通过设置不同的命令位CMD分别对接口模块内部EEPROM或寄存器进行不同的操作。

5.根据权利要求4所述的适用于MEMS陀螺系数加载的通信方法，其特征是，当命令位CMD为001时对EEPROM进行相关的写操作，为010时对EEPROM进行相关的读操作，为100时对EEPROM进行相关擦除操作，其余均为无效命令。

6.根据权利要求1所述的适用于MEMS陀螺系数加载的通信方法，其特征是，数据输出时，当命令位CMD为010读操作时，串口数据输出端SDO输出指定地址中的数据，并且在片选信号SS有效后的串口时钟SCK上升沿开始输出有效数据；当命令位CMD不为010读操作时，串口数据输出端SDO串行输出上一个数据包的数据DATA、地址ADDR、命令位CMD，并且在片选信号SS有效后的串口时钟SCK上升沿开始传输有效数据。