基于ADIS16365的惯性传感系统设计

　　0 引言

　　惯性传感器包括加速度计、加速度传感器，角速度传感器以及它们的单、双、三轴组合IMU(惯性测量单元)，AHRS(包括磁传感器的姿态参考系统)，它的应用领域十分广泛。近年来，基于MEMS(微机电系统)技术的微机械惯性器件日渐成熟，用MEMS惯性器件构成惯性系统已成为目前惯性技术领域的一个研究热点。

　　传统研究方法是先建立数学模型，后期采用数据处理算法来纠正误差。在惯性系统的应用中，这不仅要求数学模型准确可靠，而且普通的微控制器由于处理速度限制，而很难处理如此大的数据量，采用高性能DSP无疑增加了成本。为此，设计了以LM3S8962为核心处理器，以ADIS16365为惯性传感器的惯性系统。该系统利用ADIS16365自身的数据处理功能对三轴角速度和角加速度数据进行处理。在外部再经过滤波与积分，得到了精确的角度信号，满足了系统的可靠性和。控制要求。此外，面对系统对惯性数据需求量的增多，将该惯性系统设计为一个CAN节点应用于整个系统。

　　1 ADIS16365概述

　　ADIS16365是ADI公司于2008年9月推出的一款全新的数字输出的高性能微惯性测量系统。这款传感器结合了ADI公司的iMEMS和混合信号处理技术，提供校准的数字惯性检测。系统除分别提供3个轴方向上的角速度、角加速度以外，还包括自动偏置校准、数字滤波与采样速率、自检、电源管理、条件监控、模数转换，以及辅助数字输入/输出，这些功能都通过快速的数据访问接口(SPI)与MCU进行交互，提供方便的数据和配置控制。ADIS16365的一些性能参数如下：角度分辨率为±80(°)/s;典型带宽为0.33 kHz;线性加速度补偿因子为0.05(°)/s/g;运动偏移稳定性为0.009(°)/s。

　　2 惯性测量系统硬件设计

　　2.1 总体设计

　　该系统硬件主要包括ADIS16365，CTM8251，LM3S8962。系统硬件框图如图1所示。

　　LM3S8962是TI公司一款用于工业控制的32位高速控制器，内部集成了工业控制用到的各种常用协议，其中CAN模块支持CAN 2.0B协议，位速率高达1 Mb/s，具有可编程FIFO模式，使实时应用成为可能。此外，其内部拥有256 KB的单周期FLASH，可用于数据存储，方便外部读取。CTM8251是一款带隔离的通用CAN收发器模块，该模块内部集成了所有必须的CAN隔离及CAN收、发器件。模块的主要功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平并且具有DC 2 500 V的隔离功能。

　　2.2 硬件电路设计

　　陀螺仪硬件电路原理图如图2所示，选用LM3S8962自带的SPI硬件接口对ADIS16365进行操作，在电路设计中只需要直接将LM3S8962的SPI硬件I/O接口与ADIS16365相应的接口连接起来。