新型INS/GPS組合導航系統設計

　　為了使整個(gè)系統成為完全可編程系統，增加系統的靈活性，系統中邏輯控制選用可編程的邏輯器件GAL實(shí)現，GAL選用Lattice公司的 GAL20V8B芯片，并采用Lattice公司提供的ispDesignEXPERT集成開(kāi)發(fā)軟件對其進(jìn)行邏輯編程。IspDesignEXPERT支持多種硬件編程語(yǔ)言，系統中采用ABEL語(yǔ)言進(jìn)行編程。左、右兩端GAL的輸入管腳信號定義如圖3中所示。

　　左端譯碼電路的邏輯方程為：

　　CE0L=DS&A15#PS& A15;

　　R/WL=R/W&STRB;

　　EL=R/W & STRB;

　　BUSYL=READY;

　　CE0L、R/WL、OEL分別為雙口RAM左端口的片選、讀/寫(xiě)及輸出使能控制信號。BUSYL為引至TMS320F240 READY引腳的信號。

　　在右端譯碼電路中，引至TMS320VC33 RDY引腳的信號為雙口RAM右端口輸出信號BUSYR，其余邏輯控制信號編程與左端類(lèi)似，不再多述。

　　CY7C028具有64K字的存儲空間，存儲資源較為豐富。系統設計時(shí)，根據實(shí)際需要將其前32K字存儲空間作為T(mén)MS320F240仿真程序的存儲空間，將其后32K字的存儲空間作為雙DSP的共享數據存儲空間。這樣設計，既減小了電路板面積又簡(jiǎn)化了系統的構成。在本系統中，CY7C028共享數據存儲區的數據確定如下：TMS320F240端為0x8000～0xFFFF,TMS320VC33端為0xC88000～0xC8FFFF。

　　采用上述接口電路，使得導航計算機系統電路簡(jiǎn)單、可靠性高，同時(shí)使主從計算機之間具有很高的通信速度。經(jīng)實(shí)驗測試，在傳輸4K字節的系統數據過(guò)程中，其傳輸速率高達6.6M字節/秒，能很好地滿(mǎn)足系統導航解算周期為5ms的實(shí)時(shí)性要求。

　　2.3 雙口RAM的分區處理及軟件設計

　　利用雙口RAM的BUSY信號線(xiàn)，雖然可以保證左右兩個(gè)端口能可行地完成數據的傳送，但當兩個(gè)端口對同一地址單元同時(shí)存取數據時(shí)，其中一個(gè)端口要處于等待狀態(tài)。對于導航系統來(lái)說(shuō)，插入等待狀態(tài)會(huì )降低數據交換率，這在一定程度上會(huì )影響系統的實(shí)時(shí)性。為了盡可能地避免出現等待狀態(tài)，結合系統中的數據總以幀的方式進(jìn)行數據處理的特點(diǎn)，在對雙口RAM編程時(shí)，采用了地址分區方式。即將共享數據區按一定的標準劃分成若干個(gè)數據并制定相應的軟件協(xié)議，使得主、從機以適當的時(shí)序讀寫(xiě)數據，從而避免對同一單元的競用，提高實(shí)時(shí)性。

　　在本系統中，主、從機之間需要交換的數據主要是與GPS接收機、彈載計算機、火控系統、地面檢測系統進(jìn)行雙向通信的數據。軟件分區處理時(shí)，按照交換數據的類(lèi)型將雙口RAM的共享存儲區從起始單元開(kāi)始分成四個(gè)大的數據區，數據區大小由實(shí)際的數據幀長(cháng)度確定。每個(gè)大數據區又細分為一個(gè)數據接收緩沖區和一個(gè)數據發(fā)送緩沖區，且每個(gè)緩沖區都定義有相應的數據存取基地址和讀、寫(xiě)指針。主、從機根據緩沖區數據存取基地址及讀、寫(xiě)指針，對相應單元進(jìn)行讀、寫(xiě)操作，整個(gè)緩沖區等效于一個(gè)環(huán)形數據。若緩沖區大小設置合理，當新數據覆蓋舊數據時(shí)，舊數據已經(jīng)處理，既不會(huì )遺漏數據又節省了存儲單元。

　　在本系統中，所有對外部系統的通信工作均由從機TMS320F240通過(guò)擴展串口ST16C554來(lái)完成?？紤]到整個(gè)系統的數據處理流程及時(shí)序要求，在TMS320F240的軟件設計中，數據接收采用中斷方式，數據發(fā)送則是在軟件的主流程內部維持一個(gè)無(wú)限循環(huán)，將發(fā)送程序駐留在此循環(huán)中，通過(guò)查詢(xún)發(fā)送緩沖區的讀、寫(xiě)指針，實(shí)時(shí)發(fā)送數據。ST16C554共有四個(gè)串口，分別負責與前述四個(gè)外部系統的數據通信。主機TMS320VC33只需對雙口RAM中相應的數據緩沖區寫(xiě)入要發(fā)送的數據或讀取需要的數據即可。鑒于主、從機對這四種類(lèi)型數據的存取操作程序類(lèi)似，在此只給出TMS320F240接收火控系統數據和TMS320VC33讀取火控系統數據的程序流程圖，分別如圖4和圖5所示。其中，Base為火控系統數據接收緩沖區數據存取基地址。

　　從圖4和圖5的流程圖可以看出，采用地址分區方式后，主從微型計算機對雙口RAM的軟件控制變得較為簡(jiǎn)單。同時(shí)，為了驗證地址分區方式避免雙口RAM地址爭用現象的有效性，在系統的數據傳輸過(guò)程中，用示波器監測雙口RAM左口端口BUSY引腳的電平，發(fā)現無(wú)等待狀態(tài)信號出現，這表明對雙口RAM的軟件分區處理模式的確是一種比較理想的處理方法。

　　本文結合組合導航系統設計，介紹了利用雙口RAM實(shí)現導航計算機主從機之間通信的一種實(shí)用、高效的系統設計方法。該方法不僅簡(jiǎn)化了系統的硬件配置和軟件編程，而且使系統具有較高的通信速度，保證了系統的實(shí)時(shí)性。此外，系統中所設計的DSP與雙口RAM之間的接口電路，簡(jiǎn)單實(shí)用且邏輯控制可編程實(shí)現，對其它應用系統具有較好的可移植性。