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汽车运动状态信号采集系统的软硬件设计
| 论文题名： | 汽车运动状态信号采集系统的软硬件设计 |
| 关键词： | 汽车运动状态;信号采集系统;惯性传感器;电路设计;软件设计;现场可编程门阵列 |
| 摘要： | 汽车状态信息的测量和采集是汽车操纵稳定性研究和设计的基本问题，也是汽车电子控制及辅助驾驶系统实现的必要条件。汽车的运动状态信息的准确显示，可以为驾驶员迅速准确地操控车辆提供必要信息。 本课题针对汽车运动状态的特点，结合MEMS惯性传感器、FPGA技术和USB技术，设计了汽车运动状态信号采集系统。在设计中采用了先进的微惯性传感器取代传统的惯性传感器，使得利用惯性传感器来测量车辆运动状态成为可能。系统采用FPGA+USB2.0的架构模式，既充分利用FPGA的在线可编程特性简化了电路设计，又有效的利用USB2.0的高速传输模式提高了数据获取效率，增强了系统的可靠性，并降低了整个系统的成本。论文从总体方案、硬件电路、软件程序、性能测试等几个方面详细地阐述本系统。 首先介绍微惯性测量单元的组成、原理和设计方法，角速度陀螺和加速度传感器的原理、应用、性能指标以及外围电路的设计。 然后从软硬件方面详细介绍本系统。硬件设计中，采用了现场可编程门阵列实现了硬件电路的软件化，简化了电路设计减小了电路体积，并且通过下载电缆实现了在线可编程便于今后的功能改进。完成硬件平台的搭建工作。并应用Protel2004 DXP设计系统的原理图及PCB图。软件方面完成两个方面设计，一是FPGA时序控制部分，以FPGA做为控制的核心，采用模块化的设计方法。该部分选择CycloneⅡ系列芯片EP2C8Q208C8作为主控制芯片，控制A/D转换，乒乓缓存及USB接口芯片CY7C68013A读写的时序。采用硬件描述语言VerilogHDL设计各功能模块。二是USB相关的软件设计，包括USB固件程序、USB设备驱动程序以及界面应用程序。固件程序在Keil uVision3环境下开发，负责处理PC机发来的各种USB请求，以完成主机和外围电路间的数据传输；设备驱动程序应用Driverstudio3.2开发，驱动程序的功能是使Win32应用程序能正确访问本数据采集系统的硬件设备；应用程序采用VC++6.0开发，主要负责处理系统硬件所传输的数据采集结果，实时显示波形，并完成数据的存储。 最后开展了实车道路试验来验证本系统，结果表明系统工作稳定可靠，达到了技术指标要求。 |
| 作者： | 岳兴莲 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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