陳令剛，陳鴻躍，段祉鴻，朱曦曼

（北京航天發(fā)射技術研究所，北京 100076）

捷聯(lián)慣組上電初始化時需要讀取內部存儲器上的大量慣組參數(shù)，參數(shù)數(shù)量多達上千個，而當采用參數(shù)三取二模式時，讀取參數(shù)次數(shù)甚至高達數(shù)千次。目前，捷聯(lián)慣組系統(tǒng)一般采用支持I2C總線的EEPROM存儲芯片，該芯片讀寫速度較慢，導致捷聯(lián)慣組上電初始化過程中在參數(shù)讀取階段耗費時間較長，這無法滿足新產品對捷聯(lián)慣組就緒準備時間短的要求。因此，提高捷聯(lián)慣組內部參數(shù)讀取性能十分必要。

近年來，鐵電存儲器（FRAM）技術得到了飛速發(fā)展，其特點是速度快，能夠像RAM一樣進行操作，讀寫功耗極低，成為EEPROM存儲器的理想替代芯片，本文采用了鐵電存儲器作為某慣組系統(tǒng)內部參數(shù)的存儲器，使慣組系統(tǒng)上電初始化時間大為縮短，實現(xiàn)了慣組系統(tǒng)上電初始化的快速性要求。

1 相關硬件組成

捷聯(lián)慣組初始化參數(shù)主要是通過慣組內部主控計算機板完成，而與參數(shù)讀取相關的主要芯片包括DSP芯片（TMS320C6674）、FPGA芯片（XC3S1400AN）以及FRAM芯片（FM25V20），具體連接關系，見圖1。

1.1 TMS320C6674

TMS320C6674是德州儀器公司推出的一款多核DSP，內核共有4個，主頻最高達1.25GHz，同時支持定點與浮點運算，片上資源豐富，并且支持擴展片外DDR3。

1.2 XC3S1400AN

XC3S1400AN是賽靈思公司推出的一款140萬門FPGA芯片，與TMS320C6674通過EMIF接口實現(xiàn)連接，通過SPI總線與FM25V20實現(xiàn)連接。

1.3 FM25V20

FM25V20芯片是賽普拉斯公司推出的一款內含256K×8Bit、極低功耗的存儲芯片，可擦寫100兆億次以上，數(shù)據保存年限為151年，雙線串行接口，支持I2C總線協(xié)議。

圖1 參數(shù)存取主要芯片連接示意圖

2 FRAM參數(shù)存取

2.1 初始化參數(shù)

捷聯(lián)慣組初始化參數(shù)主要包括陀螺修正模型參數(shù)、石英加速度計修正模型參數(shù)、刻度系數(shù)參數(shù)、零位參數(shù)、溫度補償參數(shù)、自標定修正參數(shù)、系統(tǒng)級標定參數(shù)、Kalman濾波參數(shù)等。通過統(tǒng)計，目前這些參數(shù)的總個數(shù)已經達到了1210個，由于參數(shù)讀取采用了三取二模式，因此初始化參數(shù)讀取次數(shù)最高達到1210×3（次），對于原有EEPROM存儲器，讀取一個參數(shù)一般需要延時10～15ms，捷聯(lián)慣組初始化過程讀取所有參數(shù)則需要大概50s左右。然而，F(xiàn)RAM存儲器操作頻率最高達40MHz，讀取或寫入可以跟隨總線速度，因此，采用FRAM存儲器則可以大大降低初始化參數(shù)的讀取時間。

2.2 參數(shù)讀取

捷聯(lián)慣組上電后，初始化過程中當讀取FRAM參數(shù)時，嚴格按照FRAM芯片的讀取流程進行操作，操作步驟如下：判斷狀態(tài)寄存器是否就緒；賦值地址長度寄存器；賦值地址寄存器；命令寄存器賦值0xda；判斷狀態(tài)計算器是否就緒；從讀數(shù)據寄存器逐字節(jié)讀取數(shù)據；復位寄存器寫入復位指令0xff。具體流程圖參見圖2所示。

圖2 FRAM參數(shù)讀取流程圖

2.3 參數(shù)寫入

捷聯(lián)慣組在工作過程中，當需要對FRAM上的參數(shù)進行更新時，嚴格按照FRAM芯片的寫入流程進行操作，操作步驟如下：（1）判斷狀態(tài)寄存器是否就緒；（2）賦值地址長度寄存器；（3）逐字節(jié)將待寫數(shù)據賦值給寫數(shù)據寄存器；（4）地址值賦值地址寄存器；（5）命令寄存器賦值0x5a；（6）判斷狀態(tài)計算器是否就緒；（7）復位寄存器寫入復位指令0xff。具體流程圖參見圖3所示。

3 試驗驗證

通過采用仿真器進行斷點調試的方式，分別對采用FRAM和EEPROM進行參數(shù)存儲的捷聯(lián)慣組系統(tǒng)進行測試，測試結果參見表1所示。

圖3 FRAM參數(shù)寫入流程圖

表1 捷聯(lián)慣組初始化參數(shù)讀取

由表1可知，F(xiàn)RAM參數(shù)讀取速度極快，同時系統(tǒng)初始化完成后各數(shù)據顯示正確，設備工作正常，說明FRAM參數(shù)讀取結果準確無誤。

4 結語

本文依據新產品對捷聯(lián)慣組系統(tǒng)初始化快速性要求，采用FRAM芯片替代了原有的EEPROM芯片。試驗表明，捷聯(lián)慣組系統(tǒng)初始化就緒時間由原來的2min左右降至1min以內，使捷聯(lián)慣組系統(tǒng)滿足了新產品的要求，實現(xiàn)了產品的優(yōu)化設計。