双口RAM芯片CY7C028的INS/GPS组合导航系统

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                    ???? 在众多组合导般系统中，INS/GPS组合导航系统更是发展迅速，在军用和民用领域均已获得广泛应用，而且愈来愈受到重视。就INS/GPS组合导航系统而言，除了要完成大量的导航解算工作外，还要完成控制、人机接口、与外部系统的通信等功能。由于导航系统对实时性要求较高，采用单片CPU来实现上述功能是不现实的。在研制某弹载INS/GPS组合导航系统时，针对弹载导航系统体积小、重量轻、功耗小的特点，设计了一种嵌入式高速处理系统。该系统采用TI公司的TMS320VC33和TMS320F240组成双DSP系统，即由两个DSP构成一个主从式系统完成相应功能。主从式系统设计的关键是主机与从机之间的数据通信。主从机之间的数据通信主要有串行、并行、DMA及双口RAM四种方式。综合各种通信方式的优缺点，考虑到导航系统实时性高、数据量大的特点，笔者以双口RAM器件CY7C028作为共享存储器，笔者以双口RAM器件CY7C028作为共享存储器，通过独特的软件分区处理设计有效地实现了导航系统中的主计算机与从微型计算机之间的通信。
　　1 双口RAM芯片CY7C028的内部结构及工作原理
　　CY7C028是CYPRESS公司研制的64K×16低功耗CMOS型静态双口RAM，最大访问时间为12/15/20ns，可与大多数高速处理器配合使用，无需插入等待状态。采用主从模式可以方便地将数据总线扩展成32位或更宽。其内部功能框图如图1所示。




　　主机TMS320VC33主要用来定时采样陀螺、加速度计的数据，并完成姿态阵计算、组合系统卡尔曼滤波器计算等导航解算。接口机TMS320F240主要完成系统相关状态的检测/控制，与GPS接收机、弹载计算机及其它外设的通信等任务。主机和接口机之间的通信利用双口RAM CY7C028实现。量化器模块主要是将加速度计输出的电流信号转换成主机可直接读取的数字量。此外，由于TMS320VC33和TMS320F240的串口资源有限，无法满足系统需要，系统中采用EXAR公司的ST16C554进行相应的串口扩展。
　　2.2 DSP与双口RAM的接口设计
　　在组合导航系统中，CY7C028与两个DSP芯片TMS320VC33和TMS320F240之间的接口电路如图3所示。TMS320VC33的数据线宽度为32位，而CY7C028的数据位宽为16位，因此采用将TMS320VC33数据总线的低16位与双口RAM的数据总线相连。TMS320VC33在发送32位的数据至又口RAM时，分两次完成，先写低16位，再写高16位。从双口RAM读取数据操作与发送类似。如前所述，使用双口RAM的关键是解决左右端口同时操作同一RAM单元的竞争问题。图3中采用了硬件判优的方法，即将左右端口的BUSY信号经相应处理后分别引至支持插入等待时序的TMS320VC33和TMS320F240的对应引脚，以解决左右端口对同一单元的争用问题。







　　从图4和图5的流程图可以看出，采用地址分区方式后，主从微型计算机对双口RAM的软件控制变得较为简单。同时，为了验证地址分区方式避免双口RAM地址争用现象的有效性，在系统的数据传输过程中，用示波器监测双口RAM左口端口BUSY引脚的电平，发现无等待状态信号出现，这表明对双口RAM的软件分区处理模式的确是一种比较理想的处理方法。
　　本文结合组合导航系统设计，介绍了利用又口RAM实现导航计算机主从机之间通信的一种实用、高效的系统设计方法。该方法不仅简化了系统的硬件配置和软件编程，而且使系统具有较高的通信速度，保证了系统的实时性。此外，系统中所设计的DSP与双口RAM之间的接口电路，简单实用且逻辑控制可编程实现，对其它应用系统具有较好的可移植性。