基于ADISl6355 MEMS的惯性测量组件系统设计

MCU控制器作为主控制器可直接控制惯性测量组件的工作状态、数据采集，并将惯性测量组件采集的数据转存到存储器件内，或通过USB接口直接传入PC机处理。AT89C513lA是Atmel公司生产的基于80C52内核的高性能8位单片CPU微处理器器件，片上集全速USB控制器和SPI接口，可方便地与陀螺仪器件连接，并通过USB接口将数据高速采集到PC机。K9F1G08UOM是三星公司的NAND Flash存储器件，其容量为128 MB，在惯性测量组件高速采集的情况下可存储至少4 h的连续采集数据量。其内部存储列为1 024块。每块分为64页，1页包含2 112字节，命令、地址、数据信息通过8条I／O线时分复用。可执行2 K字节的页编程操作和页读操作。
在该系统中，ADSl6355AMLZ作为从设备通过SPI接口与外界通信，输出测得的三轴角速度、三轴加速度、三轴温度、电压值，外部CPU也可通过该接口设置ADISl6355AMLZ内部寄存器，从而增强使用的灵活性。图2为惯性测量组件的读操作SPI时序图。

从图2中可看出，ADISl6355AMLZ的1次SPI传输包括16位数据。其中第l位是此次SPI传输的读写状态标识，第2位为O，接着的6特位是即将读或写的寄存器地址，最后的8位在写操作时是将要写入寄存器的数据，如果是读操作则无效。完成ADISl6355AMLZ的1个读操作需2次16位的SPI通信，其中第1次是写入将要读取的寄存器地址，读寄存器的内容将在第2次SPI通信时出现在ADISl6355AMLZ的DOUT信号线上，输入SPI的主设备。
AT89C5131A内置包含SPI接口，可方便地与ADISl6355AMLZ连接，通过SPI接口配置相应的寄存器即可控制ADISl6355AMLZ。由于该单片机为8位。其内部寄存器也为8位。因此需对自身的SPI寄存器进行2次写操作，才能完成ADISl6355AMLZ 1次SPI数据传输。该单片机内含1个USB控制器，可向PC机高速传输数据。
2．2惯性测量组件系统硬件电路设计
该系统的硬件电路部分主要由内置USB控制器的AT89C513l、NAND Flash器件K9F1G08UOM电路以及ADISl6355AMLZ组成，硬件接口如图3所示。必须写入相应的命令才能顺利执行ADISl6355AMLZ和NAND Flash的各种操作，南于数据线与地址线复用为8根线，因此地址、命令以及数据的输入／输出需要通过命令锁存信号(CLE)和地址锁存信号(ALE)共同控制从分时复用。