微小型大气数据采集系统设计与实现

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1、2010年10月宇航计测技术Oct．’2010第30卷第5期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementV01．30，No．5文章编号：1000-7202(2010)05一0064—05中图分类号：TP273．2文献标识码：A微小型大气数据采集系统设计与实现王超张京娟刘伟秦海霞(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)摘要大气数据采集对飞行器自动控制具有重要的意义。根据系统实时性和小型化的要求，设计了一种微小型大气数据采集系统。该系统以TMS320F2812为控制器，采用高精度A／D转换器和均值滑动滤波的方法来提高测

2、量精度；由于软件采用了斗C／OS—II，大大简化了系统的管理、维护工作。该系统结构简单、体积小、成本低，试验结果表明该系统测量精度高，具有较高的实际应用价值。关键词大气数据任务调度数据采集系统I_LC／OS．IIMiniAirDataCollectingSystemDesignandImplementationWANGChaoZHANGWen-juanLIUWeiQINGHai—xia(SchoolofInstrumentScience＆Opto—electronicsEnsineering，BEIHANGUniversity，Beijing100191)AbstractCo

3、llectingandprocessingairdataisoneofthemostimportanttechnologyofAerocraft’Sautopilotdesign．Inordertomeettherequirementofrealtimingandminit)rpe，anminiairdatacollectingsystemwasdesigned．ThecollectingsystemusesTMS320F2812asmainprocessoranda12一bitA／Dcon-verterwasusedtoimprovedataacquisitionpreci

4、sionexceptforafiltermethodofgettingmeanvalue．Themanageandmaintainworkwasreducedfortheusingof斗C／OS—II．Thiscollectingsystemhassimplestructure，smallsize，highprecisionandcostperformance，whichhasgreatsignificancetotheimprove—mentappliedvalueprovedbyflighttest．KeywordsAirdataTaskscheduleDatacolle

5、ctingsystemtrC／OS—II1引言大气数据采集系统由于具有采集信号数量多、对速度和精度的要求较高等特点，直接在裸机上编程实现前后台程序，管理比较复杂而且以后的维护和扩展会比较困难，tJ，C／OS—II是一个实时多任务操作系统内核，提供了固定优先级的任务线程调度机制以及线程间通讯和同步的机制，可裁剪，并且源码公开便于移植和维护⋯，特别适用于工业自动化控制和数据采集等场合。本系统软件部分采用了¨C／OS—II，大大简化了系统的管理、维护工作，同时通过对硬件设计优化和软件平滑滤波，AD取样精度优于2mV，从而确保气压高度绝对误差在3m之内，指示空速的绝对误差在(2～3)

6、rrds。2系统工作原理2．1系统结构系统主控芯片172812主要完成对4类模拟信号通道的信息读取，包括大气温度、大气静压、大气差压和设备电压等，对所采集到的数字量进行平滑滤波后，将其通过串口发送给机载计算机；另外本系统第5期微小型大气数据采集系统设计与实现·65·还集成了GPS模块，可以为导航计算机提供GPS位置信息。所有的传感器的输出均可转换成电压值，通过DSP外扩的12位A／D转换器AD7858可精确测得。AD7858是AD公司推出的12位高速、低功耗、逐次逼近式AD转换器【2】。它可在(3—5．5)V的电压下工作，其数据通过率高达200l(SPS。该芯片内含一个低噪声

7、、宽频带的跟踪／保持放大器，可以处理高达200kHz的宽频信号。输入信号从CONVST的下降沿开始被取样(此位可通过硬件引脚或软件位操作)，转换也从此点启动。忙信号线在转换起始时为高电平，之后在400恤s后跳变为低电平以表示转换结束。DSP芯片对由AD7858获得的数字信号进行平滑滤波，得到符合要求的信号，并将其通过双口RAM芯片IDT70V24送给机载导航计算机，也可以用串口发送给上位机进行显示。系统框图如图l所示。GPS模块电源模块DSP2812I_tC／OS-IISPI接口12bitsADCAD7