基于ADISl6355 MEMS的惯性测量 件系统设计

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。

图3中，I／O[7：0]：数据输入／输出端口，该信号与AT89C513l的AD[7：0]连接。写使能信号。在其上升沿时，命令、地址和数据锁存到相应的寄存器中。该信号与AT89C513l的信号连接。：读使能信号。在其下降沿时，输出数据到I／O总线，同时，它还可以对内部数据地址进行累加。该信号与AT89C513l的信号连接。CLE：命令锁存使能信号。当CLE为高电平时，命令在上升沿通过I／O端口送入命令寄存器。该信号与 AT89C5131的P2．0引脚连接。ALE：地址锁存使能信号。当ALE为高电平时，地址在上升沿送入地址寄存器。该信号与AT89C513l的 P2．1引脚连接。：片选信号。用于控制设备的选择，当设备忙时为高电平而被忽略。当处于编程和擦除操作时设备不能回到备用状态。该信号与 AT89C513l的P2．2引脚连接。：准备好／忙输出。当它为低电平时，表示编程、擦除和随机读操作正在进行，在操作完成后返回高电平；当该器件没被选中或输出禁止时，其为高电平。该信号与AT89C513l的P2．3引脚连接。ADISl6355-AMLZ外部主要通过SPI接口与 AT89C5131的SPI接口对应相连。

3 系统数据采集设计

USB总线具有速度快、连接简单快捷、无需外接电源、支持多设备连接等优点，现已广泛应用于数据采集系统。这里选用的AT89C513lA单片机内含 USB控制器，因此PC机通过USB口实时采集数据或从Flash存储器上统一采集数据。

Microsoft公司未提供适合于本系统USB接口的驱动程序，因此需自行开发。该程序的功能是：当USB设备连接到主机上时，主机可以发现新设备，然后建立连接并完成数据传输任务，也就是能够让Windows正常检测和识别USB设备。采用Driver-Studio中的DriverWorks作为开发工具，开发WDM型的USB驱动程序。图4为系统数据采集流程。

4 结束语

这里所设计的惯性测量组件系统主要采用基于哥氏效应的ADISl6355 MEMS器件，测量运动目标的三轴角速度、加速度，采用内含USB控制器的AT89C5131A微控器进行控制，只需很少的外围器件，即可获得性能优异、应用灵活方便的惯性测量组件系统。本设计既可将数据实时采集送回PC机处理，也可先将数据存储在Flash上，然后统一采集到PC机上处理，充分体现了系统应用的灵活性，并且稍加修改就可应用在惯性测量组件的其他应用领域中，具有较好的推广前景。