CRSl0陀螺仪及其在角速率与转角测量中的应用

1．2．2CRSl0数据读写与数据处理
通过SPI总线，可以对CRSl0进行读写操作。可以根据设计要求设置控制寄存器的值达到控制效果，也可以使用寄存器的默认设置。控制指令由1个字节状态位，4个字节的数据位和1个字节的校验位共6个字节组成。向CRSl0写控制指令时，只要将指令串通过SPI总线发送给CRSl0即可。
读取CRSl0输出的数据时，从总线上读取到的是6个字节的数据，依次是：1个字节的状态位，2个字节的角速率数据位，2个字节的温度数据位和1个字节的校验位。
角速率值(RATE_OUT)和温度值(TEMP_OUT)输出的数据格式均为16位二进制的补码，可以使用式(1)进行解算：

式中，DATA_VALUE为寄存器的输出数据，VALUE为转换后实际的测量量的值，Scale为寄存器值最小值代表的最小单位，n为对应寄存器的数据位数。
在这里有一个小技巧，由于数据是16位二进制补码类型，可以使用数据类型为整型(int)存储数据，这样亦可以省略其中的数据处理过程。

2 角速率和转角测量系统设计
这里给出了基于LMS8962与CRSl0的倾角测量系统的原理与设计。
2．1 转角测量原理
CRSl0是测量其所在PCB平面的角速率。根据运动学原理，角度等于角速率在时间上的积分，因此，可以得到转角与角速率的关系：

式中，θ是当前角度，θo是运动初始时的初始转角，ω为角速率，to为初始时刻，t为当前时刻。
在数字系统中，采用其离散型方程：

式中，θ、θo、ω的含义与式(2)相同，△t表示采样数据的时间间隔。
根据上述原理，利用CRSl0设计测量转角系统。只要保证采样频率够快，转角平台稳定，噪声较小即可。
2．2 硬件电路设计
使用LMS8962与CRSl0搭建成倾角测量系统，LMS8962是一款高性能的32位Cortex-M3内核微处理器。它有丰富的片内外设，如模数转换(ADC)，PWM，CAN和串行总线(SSI)等，功能强大，易于集成。
LMS8962与CRSl0组成的角速率和转角测量系统硬件设计框图如图3所示。LMS8962通过SSI总线与CRSIO进行通信。将采集到的数据存储到SD卡中，将解算得到的结果实时在液晶显示模块上显示。SD卡的数据存储为将来的数据分析提供一个很好的数据采集平台。SSI是串行通信总线，它兼容SPI总线。