CN204406391U - 一种基于spi的光纤陀螺数据收发装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于SPI的光纤陀螺数据收发装置，包括分别连接光纤陀螺和计算机的集成主板，所述集成主板包括串口数据接收电路、第一光耦隔离芯片、模拟采集器、数字处理器和数据传输电路，所述串口数据接收电路、第一光耦隔离芯片和模拟采集器均分别连接光纤陀螺和数字处理器，所述数字处理器连接数据传输电路，所述数据传输电路连接计算机。与现有技术相比，本实用新型不仅可识别应答机制是否接收到信号，还能仅通过一个装置就可确保光纤陀螺数据中模拟量、数字量、脉冲信号等不同模式信号的收发，供不同应用环境下使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业采集测量领域，尤其是涉及一种基于SPI的光纤陀螺数据收发装置。
背景技术
在SPI、I2C及UART三种串行接口一般情况下速度最快的是SPI。I2C接口由于是二线协议速度很难超过1MHz/Bit，UART工作在方式0(8位移位寄存器)时时钟速度为系统时钟的十二分之一(Fosc/12)，而SPI接口时钟速度一般为系统时钟的四分之一(Fosc/4)，光纤陀螺作为一种角速率传感器，需要较快响应速度，所以选用SPI协议。SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使数字处理模块与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。
在光纤陀螺传感器应用领域，因为陀螺输出的数据有多种(包括串口数据、脉冲信号、模拟信号等)，测试验证时，不同的数据模式需要选择不同的采集系统进行采集，因此，这就迫切需要一种能适应不同光纤陀螺输出模式的数据收发装置，实现不同数据模式的光纤陀螺用一个装置就能进行数据收发。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于SPI的光纤陀螺数据收发装置，不仅可识别应答机制是否接收到信号，还能仅通过一个装置就可确保光纤陀螺数据中模拟量、数字量、脉冲信号等不同模式信号的收发，供不同应用环境下使用。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于SPI的光纤陀螺数据收发装置，包括分别连接光纤陀螺和计算机的集成主板，所述集成主板包括串口数据接收电路、第一光耦隔离芯片、模拟采集器、数字处理器和数据传输电路，所述串口数据接收电路、第一光耦隔离芯片和模拟采集器均分别连接光纤陀螺和数字处理器，所述数字处理器连接数据传输电路，所述数据传输电路连接计算机。
所述数据传输电路包括依次连接的第一串口芯片和串口转USB口芯片，所述第一串口芯片连接数据处理器，所述串口转USB口芯片连接计算机。
所述串口数据接口电路包括依次连接的第二串口芯片和第二光耦隔离芯片，所述第二串口芯片连接光纤陀螺，所述第二光耦隔离芯片连接数字处理器。
所述数字处理器为FPGA处理器。
所述FPGA处理器包括FPGA核心处理芯片、FPGA配置芯片和电源芯片。
还包括用于套装集成主板的壳体。
所述集成主板连接光纤陀螺的电源。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、采用连接数字处理器的串口数据接收电路、第一光耦隔离芯片、模拟采集器，不仅可识别应答机制是否接收到信号，还可以同时满足三种不同数据模式下的光纤陀螺数据收发应用，用一套设备即可响应多组不同的输入输出协议，最终归并为同一种协议交由上位机处理，供不同应用环境下使用；
2、采用嵌入式FPGA取代单片机完成数字运算的工作，提高数字部分的工作频率，故可以把光纤陀螺的响应时间控制在μs级别；
3、结构简单，功耗非常低，正常工作时，工作电流小于3mA；
4、采用光纤陀螺相同的供电电压，集成主板连接光纤陀螺的电源，故不需要额外进行电压转换；
5、数据传输电路采用串口转USB结构，通过USB数据线连接计算机的USB接口，相比连接COM接口，操作方便。
附图说明
图1为本实用新型的结构框图；
图2为本实用新型的实际布局图；
图3为本实用新型实际的数据采集图。
图中：1、第二串口芯片，2、第二光耦隔离芯片，3、第一光耦隔离芯片，4、模拟采集器，5、数字处理器，6、第一串口芯片，7、串口转USB口芯片，I、光纤陀螺，O、计算机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，一种基于SPI的光纤陀螺数据收发装置包括分别连接光纤陀螺I和计算机O的集成主板，集成主板包括串口数据接收电路、第一光耦隔离芯片3、模拟采集器4、数字处理器5和数据传输电路，串口数据接收电路、第一光耦隔离芯片3和模拟采集器4均分别连接光纤陀螺I和数字处理器5，数字处理器5连接数据传输电路，数据传输电路连接计算机O。其中，第一光耦隔离芯片3选用ADUM1200芯片，模拟采集器4选用LTC2440，集成主板连接光纤陀螺I的电源，即采用光纤陀螺I相同的供电电压，还包括用于套装集成主板的壳体，形成相应产品，便于携带。
数据传输电路包括依次连接的第一串口芯片6和串口转USB口芯片7，第一串口芯片6连接数据处理器，串口转USB口芯片7连接计算机O。其中，第一串口芯片6选用MAX491芯片，串口转USB口芯片7选用FT232。
串口数据接口电路包括依次连接的第二串口芯片1和第二光耦隔离芯片2，第二串口芯片1连接光纤陀螺I，第二光耦隔离芯片2连接数字处理器5。其中，第二串口芯片1选用MAX490芯片，第二光耦隔离芯片2选用ADUM1201芯片。
数字处理器5为FPGA处理器。FPGA处理器包括FPGA核心处理芯片EP2C8T144I8、FPGA配置芯片EPCS4SI8和电源芯片TPS70345。嵌入式FPGA取代单片机完成数字运算的工作，提高数字部分的工作频率，故可以把光纤陀螺I的响应时间控制在μs级别。
同时以上芯片型号的选择保证收发装置的功耗低，正常工作时，工作电流小于3mA。集成主板上的实际布局如图2所示。
本实用新型的具体测试方法是：首先光纤陀螺I通过串口线输入数据到光纤陀螺数据收发装置，数字处理器5分别处理三路数据信号，一路串口数据I1，经过第二串口芯片1、第二光耦隔离芯片2，到达数字处理器5；一路脉冲信号I2，经过第一光耦隔离芯片3，到达数字处理器5；一路模拟信号I3，经过模拟采集器4，到达数字处理器5，数字处理器5对三路数据信号进行处理分析，数字处理器5对握手信号进行识别成功后进而输出，第一串口芯片6按照三线的SPI协议将数据输送给串口转USB口芯片7，最终通过USB的数据传输方式传送给计算机O，这样就完成了整个数据采集过程。
其中，对光纤陀螺数据收发装置进行性能试验的检测情况如图3。通过对光纤陀螺I进行零偏的测试，可得出测试结果满足光纤陀螺I的串口数据输出、模拟信号输出、脉冲信号输出的数据收发应用的要求，也证明了本实用新型基于SPI的光纤陀螺数据收发装置可靠、实用。
Claims (7)
1.一种基于SPI的光纤陀螺数据收发装置，包括分别连接光纤陀螺和计算机的集成主板，其特征在于，所述集成主板包括串口数据接收电路、第一光耦隔离芯片、模拟采集器、数字处理器和数据传输电路，所述串口数据接收电路、第一光耦隔离芯片和模拟采集器均分别连接光纤陀螺和数字处理器，所述数字处理器连接数据传输电路，所述数据传输电路连接计算机。
2.根据权利要求1所述的一种基于SPI的光纤陀螺数据收发装置，其特征在于，所述数据传输电路包括依次连接的第一串口芯片和串口转USB口芯片，所述第一串口芯片连接数据处理器，所述串口转USB口芯片连接计算机。
3.根据权利要求1所述的一种基于SPI的光纤陀螺数据收发装置，其特征在于，所述串口数据接口电路包括依次连接的第二串口芯片和第二光耦隔离芯片，所述第二串口芯片连接光纤陀螺，所述第二光耦隔离芯片连接数字处理器。
4.根据权利要求1所述的一种基于SPI的光纤陀螺数据收发装置，其特征在于，所述数字处理器为FPGA处理器。
5.根据权利要求4所述的一种基于SPI的光纤陀螺数据收发装置，其特征在于，所述FPGA处理器包括FPGA核心处理芯片、FPGA配置芯片和电源芯片。
6.根据权利要求1所述的一种基于SPI的光纤陀螺数据收发装置，其特征在于，还包括用于套装集成主板的壳体。
7.根据权利要求1所述的一种基于SPI的光纤陀螺数据收发装置，其特征在于，所述集成主板连接光纤陀螺的电源。
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| CN201420827718.3U CN204406391U (zh) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | 一种基于spi的光纤陀螺数据收发装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105783941A (zh) * | 2016-02-24 | 2016-07-20 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种基于spi总线通信协议输出的惯性测量单元的测试方法 |
| CN106979790A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-07-25 | 上海航天控制技术研究所 | 一种光纤陀螺组合的接口电路 |
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2014
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| CN106979790B (zh) * | 2017-05-27 | 2021-02-02 | 上海航天控制技术研究所 | 一种光纤陀螺组合的接口电路 |
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