一种基于DSP处理器的车载导航系统设计方案

　　在车载导航系统电路设计中采用了CAN总线设计。CAN总线独立控制器采用SJA1000T，使用16 MHz晶振作为时钟输入，可通过软件配置ID号和数据传输波特率，最大速率为1 Mbit·s-1。其总线控制器使用数据地址复用总线，经FPGA转换后与DSPEMIF总线连接。CAN总线控制器信号采用TTL电平(5 V)，与信号为3.3 V电平的FPGA之间需使用SN74LVC4245作电平转换。CAN总线接收器采用Philips Semiconductors公司PCA82C250。其总线控制器与收发器之间的数据传输信号采用光耦进行隔离。CAN总线接口电路如图2所示。

　　2.4 FPGA设计

　　车载导航系统电路采用FPGA处理模块上控制逻辑、各输入信号的计数及实现串行接口通讯协议。FPGA对输入信号进行计数，并对标频信号分频产生中断5信号，产生中断5信号的同时对各计数器值进行锁存。DSP可通过EMIF总线访问FPGA的内部资源，地址空间占用EMIF总线的CE2。FPGA的加载模式为主控串行模式(Master Serial Mode)，FPGA功能框图如图3所示。FPGA设计包括加速度计信号计数器设计、陀螺信号计数器设计、里程计信号计数器设计、陀螺合频计数器设计、标频分频器设计、状态检测、故障检测信号和串行通讯接口设计。

　　加速度计信号输入为可逆脉冲，每个通道加速度计输入包括3路信号，分别是+A、-A和GND，按照设计要求，+A信号上有脉冲时计数值增加，-A信号上有脉冲时计数值减少，当频标分频中断产生时，将计数结果存入锁存器内。在FPGA中设计了16位的计数器，上电复位计数器为0，+A信号上有脉冲时计数值加1，-A信号上有脉冲时计数值减1，当频标分频中断产生时，将计数结果存入锁存器内，DSP可通过EMIF访问锁存器得到加速度计信号计数器的结果。

　　陀螺信号输入形式为正交编码信号，每个通道陀螺信号输入包括3路信号，分别是A、B和DGND，当A相超前B相90°时计数值增加，当A相落后B相90°时计数值减少。在设计时输入信号先经过鉴相电路，识别A路和B路信号的相位先后，并产生两路4倍频的可逆脉冲信号，然后对可逆脉冲进行计数，当标频信号中断产生时，将计数结果存入锁存器内。

　　里程计信号包括两路计数输入和一路行车状态信号输入，计数输入每路使用一个16 bit计数器，当中断产生时将计数器数值存入锁存器;行车状态信号(STATE)上电初始为无效状态，用户通过命令设置STATE状态是否有效。其STATE信号处于有效状态时，STATE为1，里程计计数器递增计数;若STATE为0时，里程计计数器递减计数;而当STATE信号处于无效状态时，里程计计数器递增计数。

　　在FPGA中设计了16位计数器，上电复位计数器为0，计数器的值均增加，而计数器均加1，当频标分频中断产生时，将计数结果存入锁存器内。DSP可通过EMIF访问锁存器得到陀螺合频计数器的结果。

　　标频分频器用来将标频信号分频，产生锁存FPGA内加速度计数器、陀螺计数器、里程计计数器的计数值以及状态检测信号的状态中断信号。在FPGA中标频分频器由一个预定标器和一个计数器组成，可由软件编程设置分频，DSP通过EMIF总线向预定标器写入需分频的数值，计数器记录频标脉冲的个数，计数至定标值时计数器输出并清零，而计数器输出至DSP的中断，同时锁存FPGA内加速度计数器、陀螺计数器、里程计计数器的计数值以及状态检测信号的状态。

　　状态检测信号为开关量信号，状态存放在一个地址中，每一位代表一路的状态。在FPGA中设计一个16位的寄存器，存放行车状态、高压检测信号状态、机抖检测信号状态及跳模检测信号状态，并在中断时将信号锁存到锁存器中。

　　故障检测信号是通过一个地址写入故障检测向量，根据故障检测向量每一位具体是0或1，由可编程逻辑器件将故障检测向量自动设置输出引脚。在FPGA中设置一个8位的存储器，用于存放故障检测向量，信号经驱动后输出。

　　FPGA内部设计了串行协议模块，经外接电路组成RS232和RS422串行接口。集成协议芯片参照ST16C2552进行设计，对其MODEM控制等功能进行了裁减。而串行接口工作波特率也均可设置。

　　3 结束语

　　文中介绍了基于DSP的车载导航系统，给出了硬件电路设计。其具有结构简单、可靠性高、维护方便，能提高系统整体性能和性价比，且有较好的继承性等特点。实践证明该硬件电路可靠，为车载导航领域的硬件设计提供了参考。