[发明专利]一种光纤陀螺动态分频方法

说明书

技术领域

本发明属于惯性器件光纤陀螺领域，更具体地，涉及一种光纤陀螺动态分频方法。

背景技术

光纤陀螺是利用Sagnac效应进行角速率检测的惯性器件。光纤陀螺在设计过程中，要求陀螺的工作频率和它的特征频率相一致。因为陀螺生产过程中的差异，每一个陀螺的特征频率都有差异。早期的FPGA芯片，如Virtex2、Spartan3等，其内部DCM分频参数是不能通过外部更改的，只能在逻辑生成之前将参数确定，然后生成逻辑。这种情况导致使用FPGA内部的DCM实现分频的光纤陀螺产品，需要生成特征频率不同的很多逻辑。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种光纤陀螺动态分频方法，其目的在于将陀螺分频参数通过外部MCU单片机发送到陀螺FPGA芯片，实现了分频参数通过外部动态修改的功能，旨在解决每个陀螺需要单独生成一个逻辑的问题。

本发明提供了一种光纤陀螺动态分频方法，包括下述步骤：

(1)实时获取动态分频参数；

(2)在光纤陀螺调试过程中，将所述动态分频参数输入MCU单片机中；

(3)在光纤陀螺通电后，MCU单片机将所述动态分频参数通过SPI接口电路发送到Spartan6 FPGA芯片；

(4)Spartan6 FPGA芯片通过内部逻辑实现的SPI主控制器与DCM_CLKGEN时钟分频组件通讯，将所述动态分频参数发送给SPI从控制器的DCM_CLKGEN组件，从而动态改变DCM_CLKGEN的频率输出CLKFX0；

(5)Spartan6 DCM_CLKGEN时钟分频组件在接收到上述FPGA内部SPI主控制器发送的动态分频参数和启动命令后，进行乘除分频并输出陀螺需要的工作频率。

更进一步地，在步骤(5)中根据公式进行乘除分频；CLKFX为输出频率，CLKIN为输入频率，M为乘系数；D为除系数。

更进一步地，所述动态分频参数包括M参数和D参数。

更进一步地，所述动态分频参数在陀螺调试时计算得到，具体为：

(1.1)获取光纤陀螺的本征频率|fgyro-CLKFX|＜＝ε和允许的误差值ε；其中，τ为陀螺渡越时间，允许的误差值ε取100Hz；

(1.2)对获取的本征频率fgyro通过更改M参数、D参数进过试探分频；具体为：根据公式获得试探分频结果，并从所述试探分频结果中选择满足公式|fgyro-CLKFX|＜＝ε的分频结果；

(1.3)在所述分频结果中选择与陀螺特征频率差的绝对值最小的那一组的M参数和D参数作为最终分频参数。

更进一步地，在步骤(1.2)中，试探分频时，通过两重循环实现，具体地，在第一重循环中M参数从2～256变化，第二重循环中D参数从1～256变化，再根据公式获得试探分频结果。

在本发明中，对一个型号的陀螺产品，采用本发明提供的光纤陀螺动态分频方法只需生成一个下载逻辑文件，可大大减少生成逻辑的工作量，产品在设计阶段的工作减到最小，调试阶段的工作量和以前相当，只是稍微更改了调试方式，工作效率得到提高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的光纤陀螺动态分频系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的接口时序图；

图3是DCM_CLKGEN组件SPI编程时序。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的光纤陀螺动态分频方法主要是用于光纤陀螺设计、调试、生产和试验过程中光纤陀螺分频实现和频率外部动态修改。

本发明提出的光纤陀螺动态分频方法是基于由分频参数计算软件、MCU单片机、Spartan6 FPGA芯片和SPI接口组成的系统实现的，其中MCU单片机、Spartan6 FPGA芯片和SPI接口如图1所示；MCU单片机通过SPI接口与Spartan6 FPGA芯片连接；

本发明提出的光纤陀螺动态分频方法可以由以下步骤完成：

(1)由分频参数计算软件实时获得动态分频参数；所述动态分频参数包括Spartan6 DCM_CLKGEN组件动态分频所需要的M参数和D参数；其中M参数是指乘系数；D参数是指除系数。

(2)在光纤陀螺调试过程中，将所述动态分频参数输入MCU单片机中，具体地可以通过手动将M参数和D参数写入MCU单片机。