基于dsp和arm7的捷联导航计算机系统的设计

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1、东南大学硕士学位论文基于DSP和ARM7的捷联导航计算机系统的设计姓名：施锋申请学位级别：硕士专业：导航、制导与控制指导教师：吴峻20080401东南大学硕士学位论文摘要捷联导航系统因为其自身特殊的优点和性能特点，得到了越来越广泛的应用。目前，国内大多捷联式导航系统采用的通用型微处理器，体积大，功耗大，电路结构复杂，无法满足捷联系统对小型化、高精度和实时性的要求。基于这种背景，有必要设计开发成本低、体积小、性能强的新型捷联导航系统。本文结合现代导航技术发展的特点和捷联导航计算机系统的实际需求，阐述了捷联导航计算机硬件设计

2、的主要设计思想，在分析研究的基础上，设计了捷联导航计算机系统的总体方案，详细讨论了系统硬件电路的设计和软件程序的设计，系统采用DSP和ARM7的双CPU体系结构方案。基于DSP的子系统是捷联导航计算机的核心，主要完成导航数据的处理，包括姿态矩阵计算，姿态、速度、位置解算，初始对准，Kalman滤波计算及误差补偿等，在本系统中DSP采用TI公司的TMS320C6713B。基于ARM7的子系统主要功能是进行信号采集和对外通讯，信号采集包括三路加速度计信号采集和三路陀螺仪信号采集，采用RS232串口与外部设备进行通讯，ARM7

3、的型号为SAMSUNG公司的S3C44BOX。DSP通过HPI接口和ARM7实现数据通讯，获取ARM7采集的数据并向ARM7发送解算出来的导航信息。这样就可以让DSP专门从事数据解算而不会被经常打断，从而大大提高了系统信号采集速度和算法解算速度，两者结合实现优势互补，充分发挥各自的特长。硬件电路设计部分主要由数据采集电路(包括陀螺仪数据采集和加速度计信号采集)、HPI接口电路、DSP外围电路和外部通讯接口等几部分组成。在软件程序设计部分中，进行了基于pC／OS-II实时操作系统的数据采集模块程序设计、HPI接口程序设计及

4、DSP的初始化、系统自启动程序的设计，并编制了捷联导航算法软件。最后研制完成了捷联导航计算机系统样机，并对所完成研制的样机进行了实验验证。研究结果表明，以DSP和ARM7为核心设计的主从式双机结构的捷联导航计算机系统，其结构配置与任务分配合理，可以有效地提高捷联解算系统的运算精度和速度，减小系统的体积、功耗和成本，满足捷联系统对小型化、高精度和实时性的要求，使捷联导航系统具备更好的应用前景。关键词：捷联导航计算机系统，DSP，ARM7，数据采集，姿态解算东南大学硕士学位论文AbstractStrapdownInertia

5、lNavigationSystem(siNs)，becauseofitsspecificadvantagesandoutstandingperformancecharacteristics，isgettingmoreandmoreattentionandbeingusedmoreandmorewidely．However,atpresent,mostofthedomesticinertialnavigationsystemsstillusetheold-stylemicroprocessors．IntegratedDev

6、iceforlowvolume，powerconsumption，circuitcomplexityandSuchprocessors，fortheirlowintegration,highpowerconsumptionandcircuitcomplexity,aleunabletomeetthedemandofSINSforsmallsize，high-precisionandreal-time．Basedonsuchbackgroundareas，itisnecessarytodesignnewstrapdowni

7、nertialnavigationsystemwhichhaslowcost,smallsizeandstrongperformance．Combiningthecharacteristicofthetechnicaldevelopmentofnavigationandtheneedofthenavigationcomputersystem,theauthorparticularlyexpatiatesonthemainideaofdesigningthehardwaresystemofnavigationcompute

8、r．Afteranalysisandmodelselection,theauthordesignstheoverallscheme．Thehardwareandbottomsoftwaredesignofthissystemwasdiscussedindetail．Thenavigationcomputeriswit