Nios II實現二頻機抖陀螺工作電路設計

　　圖2為1 s內采集的可逆計數器的輸出信號，從圖中可看出：有用信號已被抖動信號和量化噪聲完全覆蓋。圖3為信號的功率譜，從圖中可看到，抖動信號在功率譜中占很大分量(功率譜的最大值處的頻率對應抖動頻率)，還原出被測量信號必須對可逆計數器的輸出信號進行低通濾波，以濾除抖動及其他雜散信號。圖4為濾波后的脈沖輸出，不同于圖2，從圖4中可清楚地看出：在2 000點(即1 s時間內)恒定地球轉速下累計約15個信號脈沖。

　　可編程邏輯器件為FIR濾波器的設計提供高靈活性，可采取多種結構，例如并行流水線結構、串行結構等。考慮到采樣率相對不是很高，為節約系統資源，這里采用自行設計的串行結構濾波。

　　4 接口部分

　　由于陀螺工作的外界條件不同，陀螺工作的最佳參數可能也不相同，這就要求處理器能夠根據需要實時調整測試電路參數，并實時監控電路和陀螺狀態，對出現的問題能夠自我感知。UART1為面向上位機的通訊接口，經電平轉換后通過RS232線纜連接至計算機.它一方面接收計算機的控制參數，另一方面將采集的數據傳至計算機。

　　4.1 抖動穩頻控制

　　UART2與穩頻板相連接，它對穩頻電路的控制主要包括：(1)控制穩頻電路的開啟或關閉;(2)監測穩頻是否異常;(3)實時讀取光強和控制電壓值。

　　而UART3是與抖動電路通訊的接口，它對抖動電路的控制主要包括：(1)控制抖動電路的開啟或關閉;(2)監測抖動是否異常，監測抖動頻率;(3)下載噪聲表。UART2和UART3由于傳輸距離不是很長，設計中直接采用3.3 V電平，無需電平轉換，經實際測試，沒有出現誤碼，通訊穩定。

　　4.2 A/D轉換和D/A轉換部分

　　A/D轉換部分負責采集溫度、光強、控制電壓等模擬信息，同時采集陀螺內部溫度，實現溫度補償，該系統選用ADS8344。ADS8344是一款高性能、低功耗的16位的A/D轉換器，內有高精度基準電壓，最大采樣頻率為100 kHz，信噪比達84 dB，包含8個單端模擬輸人通道(CH0～CH7)，參考電壓VRFF范圍為500 mV~VCC。ADS834通過三線SPI接口與Nios II處理器通訊。為了控制環形激光器的工作電流，D/A轉換部分采用具有雙路輸出的12位D/A轉換器AD5322，該器件具有超小體積，超小功耗的特點，完全與Nios II處理器SPI接口兼容。

　　5 實驗及結論

　　按照上述設計結構，研制以嵌入式軟核處理器Nios II為核心的二頻機械抖動激光陀螺信號處理系統，并對某型國產二頻機抖陀螺進行實際測試，測試數據如表1所示。

　　經長時間測試檢驗，系統運行穩定可靠，能夠有效控制與監測陀螺的運行工作參數，達到預期設計要求。