2 系统工作原理及主要控制信号说明
    本文研究了如何在移动端GPS信息缺失的情况下，使用SPI协议建立FPGA与惯导芯片ADIS16003之间的通信，从而获取移动物体当前的加速度。DSP将通过EMIF接口读取此加速度，并根据之前有效的GPS信息推算出当前的概略GPS信息(经纬度、速度和时间等)。
2．1 工作原理
    FPGA驱动ADIS16003惯导芯片工作包括初始启动和正常启动两种模式。
    (1)初始启动模式
    FPGA上电复位时自启动ADIS16003芯片，配置ADIS16003控制寄存器，并读取芯片测得的双轴轴向加速度初始值，存储到EMIF接口的0x068～0x069地址空间供DSP读取，用作误差校正之用(此模式工作在移动端处于静止状态时，且此模式仅由DSP读取1次)。
    (2)正常启动模式
    初始启动模式完成之后，FPGA将自动转入数据采集阶段，源源不断地通过SPI接口从ADIS16003芯片中采集双轴轴向瞬时加速度，以备DSP使用。加速度每秒采集8次，每隔0．125 s采集一次。每秒都将得到8组结果，分别为ax0ay0、ax1ay1、ay2ay2、ax3ay3、ax4ay4、ax5ay5、ax6ay6和ax7ay7，存储于FGPA内部的8个中间寄存器单元reg0～reg7(非EMIF接口，每个输出结果为12×2位，存储于32位的寄存器组中)，并随着时间的推移不断地刷新。这么做的目的是确保这8个寄存器组中始终保存有最近1 s的移动物体加速度信息，以保证加速度信息的准确性和有效性。当CPU通过GPS接收天线检测到GPS信息丢失时，CPU通过PCI接口给FPGA配入spi_cmd_val信号(高电平有效)，同时通过HPI接口给
DSP写入信息丢失前2 s的GPS信息(包括经纬度、速度和时间)，作为定位基点。FPGA检测到spi_cmd_val信号有效后，立即将中间寄存器单元reg0～reg7中存储的瞬时加速度送入EMIF接口的0x060～0x067地址单元(32位)，同时拉高int_spi_done信号，产生外部中断(拉低DSP的引脚)通知DSP从EMIF接口读取加速度信息，并通过后续软件算法进行信号处理，转化为移动端经纬度信息。再通过DSP的HPI接口上报给CPU，从而使高层获取移动端当前GPS信息，即完成了GPS位置信息的模拟。加速度存储格式如表1所列。其中包括初始和瞬时加速度值，共占用32位EMIF接口10个地址单元。

2．2 主要控制信号说明
    ①spi_cmd_data：ADIS16003芯片控制字(寄存器)，8位，FPGA配入。
    ②spi_cmd_val：GPS信号缺失时ADIS16003启动信号，CPU发出，脉冲触发。
    ③spi_cmd_val_reg：ADIS16003启动信号寄存器，及时存储触发脉冲，持续一个时钟后清0。
    ④spi_data_i：ADIS16003串行输出信号，包括双轴轴向加速度，每个spi_clk时钟下降沿输出一位，16个时钟周期完成一次运算。
    ⑤spi_cs：SPI片选信号，低电平有效。
    ⑥spi_clk：SPI通信时钟信号，由主时钟分频得到，此处进行32分频。
    ⑦spi_data_o：ADIS16003控制字输入信号，8位串行输出，spi_clk时钟上升沿动作。
    ⑧spi_rdata：ADIS16003运算结果，12位，每个spi_clk下降沿输出一位，采取移位拼接方式(向左移)，在第16个时钟下降沿输出一次完整的采集结果(每次采集至少需要16个时钟周期)。
    ⑨spi_state：SPI工作状态信号，0为IDLE，1为BUSY，2为DONE，采用有限状态机进行设计。
    ⑩spi_wr_cnt_o、spi_wr_cnt_i：十六进制计数器，时钟上升沿和下降沿分别计数。

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