简介：基于惯性导航芯片ADIS16003，在GPS信号中断的情况下，详细设计和验证了模拟GPS系统，实现了移动物体当前GPS信息的推算。系统采用FPGA驱动ADIS16003的SPI接口，依靠惯导原理获取移动物体实时加速度，并以外部中断方式通知DSP从EMIF接口读取。DSP利用信号中断前的有效GPS信息，通过相关位置检测算法，计算出GPS经纬度信息，由HPI接口上报高层，保证了移动物体全天候位置感知能力，已在某大型通信系统中得到应用。
关键词：FPGA；SPI；ADIS16003；惯性导航；EMIF

    引言
    当今社会，GPS卫星定位系统早已广泛应用于人们的社会生活中，如交通工具导航、个人定位服务等。但在某些情况下，由于物体遮蔽、散射等原因，我们无法实时接收到GPS卫星信号(比如列车进入隧道)。所以有必要研究在GPS信息缺失的情况下，如何通过一定的算法产生
模拟GPS信息，从而实现全天候的无缝位置感知。这在某些对位置信息敏感的场合中就显得非常急迫和重要。

1 惯导芯片简介
    ADIS16003是ADI公司的一款低成本、低功耗，具有SPI接口的双轴加速度计，属MEMS传感器件。它可以测量动态和静态加速度并以数字量输出，测量范围最小可以达到±1．7 g，同时还集成了温度传感器，可用于惯性导航、振动检测和稳定性测试等场合中。
    SPI是串行外围设备接口，是Motorola公司首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。目前已广泛应用在EEPROM、Flash、实时时钟、A／D转换器以及数字信号处理器和数字信号解码器之间，是一种高速的全双工同步通信总线。SPI通信只需要4根线，分别为SDI(数据输入)、SDO(数据输出)、SCK(时钟)和CS(片选)。通信是通过数据交换的方式完成的。SPI接口使用串行通信协议，由SCK提供时钟脉冲，SDI、SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取，完成一位数据传输。数据输入也使用同样的原理。

    ADIS16003的SPI接口通信时序及控制寄存器配置如图1、图2所示。其中，常用控制字为00000100和00001100，分别表示以正常模式采集X轴和Y轴双轴轴向加速度。

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