[发明专利]加速度计数字采样滑窗滤波跨时钟域同步数据传输方法

摘要

本发明公开了一种加速度计数字采样滑窗滤波跨时钟域同步数据传输方法，其特征在于，步骤如下：第一步：指令控制及初始化，加速度计处理电路接收外部下发指令，指令主要控制工作模式、串行传输波特率和触发间隔；触发间隔：根据外部指令确定传输数据间隔，内部触发和外部触发通用，在确定AD工作频率和传输间隔之后，初始化滤波器参数；判断工作在内部触发模式还是外部触发模式。本发明采用上述加速度计数字采样滑窗滤波跨时钟域同步数据传输方法，极大提升了当前采样电路的工程可移植性，减小加速度计组件与导航计算机跨时钟域通信变采样率下数据传输的混叠误差，提升了加速度信息完整性。

主权项

1.一种加速度计数字采样滑窗滤波跨时钟域同步数据传输方法，其特征在于，步骤如下：第一步：指令控制及初始化加速度计处理电路接收外部下发指令，指令主要控制工作模式、串行传输波特率和触发间隔；触发间隔：根据外部指令确定传输数据间隔，内部触发和外部触发通用，在确定AD工作频率和传输间隔之后，初始化滤波器参数，具体见第二步；判断工作在内部触发模式还是外部触发模式：内部触发模式下加速度计根据本身采样间隔时钟进行数据滑窗滤波及传输，转第三步；外部触发模式下，加速度计检测外部触发信号，并进行数据滑窗滤波及传输，转第四步；第二步：滤波器参数寄存器考虑FPGA乘法器IP核，对加速度输出数据进行滑窗滤波时的除法运算，通过求取倒数转换成乘法运算；开辟独立寄存器空间，存储滤波器参数为单采样周期内累加计数器所对应的滤波乘法器系数；根据不同外部触发间隔，形成若干个寄存器，使用时通过采样间隔指令形成第一级检索、通过计数器实际值执行第二级检索，从而完成滑窗滤波；第三步：内部触发模式外部指令控制加速度计组件工作于内部触发模式，根据自身晶振产生固定采样周期，如1ms的采样间隔，信号形式为脉冲；内部采样模块在检测到触发脉冲信号时，从零开始累加AD芯片采样的加速度信号，同时开始计数器累加，指代当前所累加的加速度输出值个数；检测到下一个触发脉冲信号时，将加速度信号累加值和计数器锁存至独立寄存器，并将累加值和计数器清零，随即开始下一采样间隔内的数据累加和计数；第四步：外部触发模式外部指令控制加速度计组件工作于外部触发模式，当无外部触发信号时，不进行数据传输，只有当检测到触发信号时才进行数据处理及传输；在检测到外部同步触发脉冲时，检查当前时刻为起始点第一个完成AD取样的加速度信号，然后对数据进行累加，每累加一次加速度信号即计数器执行+1；当检测到下一个外部同步触发脉冲时，锁存累加值和计数器至独立寄存器、清零，同时启动下一周期的数据累加和计数器累加；第五步：数据滤波及传输第一种滤波传输：完成一个周期内的数据和计数累加之后，在数据滤波及发送模块，首先依据第二步检索寄存器表，得到当前计数器对应的滤波参数，调用FPGA内置乘法器IP核，计算完成之后按照特定波特率传输给导航计算机，计算结果记录为此滤波计算结果对应的加速度值为采样结果的2m倍，实际体现只是整体标度变为2m倍，并不影响测量或导航系统使用；第二种滤波传输：将一周期内的数据累加值和计数器同时传输给导航计算机，由导航计算机完成数据滑窗滤波，保证达到导航计算机浮点运算精度。