一种光纤陀螺动态分频方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于惯性器件光纤陀螺领域，更具体地，涉及一种光纤陀螺动态分频方法。
【背景技术】
[0002] 光纤陀螺是利用Sagnac效应进行角速率检测的惯性器件。光纤陀螺在设计过程 中，要求陀螺的工作频率和它的特征频率相一致。因为陀螺生产过程中的差异，每一个陀螺 的特征频率都有差异。早期的FPGA芯片，如Virtex2、Spartan3等，其内部DCM分频参数是 不能通过外部更改的，只能在逻辑生成之前将参数确定，然后生成逻辑。这种情况导致使用 FPGA内部的DCM实现分频的光纤陀螺产品，需要生成特征频率不同的很多逻辑。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种光纤陀螺动态分频方法，其目的在于将 陀螺分频参数通过外部MCU单片机发送到陀螺FPGA芯片，实现了分频参数通过外部动态修 改的功能，旨在解决每个陀螺需要单独生成一个逻辑的问题。
[0004] 本发明提供了一种光纤陀螺动态分频方法，包括下述步骤：
[0005] (1)实时获取动态分频参数；
[0006] (2)在光纤陀螺调试过程中，将所述动态分频参数输入MCU单片机中；
[0007] (3)在光纤陀螺通电后，MCU单片机将所述动态分频参数通过SPI接口电路发送到 Spartan6 FPGA 芯片；
[0008] (4) Spartan6 FPGA芯片通过内部逻辑实现的SPI主控制器与DCM_CLKGEN时钟分 频组件通讯，将所述动态分频参数发送给SPI从控制器的DCM_CLKGEN组件，从而动态改变 DCM_CLKGEN 的频率输出 CLKFXO ;
[0009] (5) Spartan6 DCM_CLKGEN时钟分频组件在接收到上述FPGA内部SPI主控制器发 送的动态分频参数和启动命令后，进行乘除分频并输出陀螺需要的工作频率。
[0010] 更进一步地，在步骤（5)中根据公式
进行乘除分频；CLKFX 为输出频率，CLKIN为输入频率，M为乘系数；D为除系数。
[0011] 更进一步地，所述动态分频参数包括M参数和D参数。
[0012] 更进一步地，所述动态分频参数在陀螺调试时计算得到，具体为：
[0013] (I. 1)获取光纤陀螺的本征频率Ifgyro-CLKFXl <= ε和允许的误差值ε ;其 中，τ为陀螺渡越时间，允许的误差值ε取100Hz;
[0014] (1. 2)对获取的本征频率fgyro通过更改M参数、D参数进过试探分频；具体为： 根据公式
获得试探分频结果，并从所述试探分频结果中选择满足公 式|fgyr〇-CLKFX| <= ε的分频结果；
[0015] (1. 3)在所述分频结果中选择与陀螺特征频率差的绝对值最小的那一组的M参数 和D参数作为最终分频参数。
[0016] 更进一步地，在步骤（1.2)中，试探分频时，通过两重循环实现，具体地，在第 一重循环中M参数从2~256变化，第二重循环中D参数从1~256变化，再根据公式
获得试探分频结果。
[0017] 在本发明中，对一个型号的陀螺产品，采用本发明提供的光纤陀螺动态分频方法 只需生成一个下载逻辑文件，可大大减少生成逻辑的工作量，产品在设计阶段的工作减到 最小，调试阶段的工作量和以前相当，只是稍微更改了调试方式，工作效率得到提高。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明实施例提供的光纤陀螺动态分频系统的结构示意图；
[0019] 图2是本发明实施例提供的接口时序图；
[0020] 图3是DCM_CLKGEN组件SPI编程时序。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0022] 本发明提供的光纤陀螺动态分频方法主要是用于光纤陀螺设计、调试、生产和试 验过程中光纤陀螺分频实现和频率外部动态修改。
[0023] 本发明提出的光纤陀螺动态分频方法是基于由分频参数计算软件、MCU单片机、 Spartan6 FPGA芯片和SPI接口组成的系统实现的，其中MCU单片机、Spartan6 FPGA芯片 和SPI接口如图1所示；MCU单片机通过SPI接口与Spartan6 FPGA芯片连接；
[0024] 本发明提出的光纤陀螺动态分频方法可以由以下步骤完成：
[0025] (1)由分频参数计算软件实时获得动态分频参数；所述动态分频参数包括 Spartan6 DCM_CLKGEN组件动态分频所需要的M参数和D参数；其中M参数是指乘系数；D 参数是指除系数。
[0026] (2)在光纤陀螺调试过程中，将所述动态分频参数输入MCU单片机中，具体地可以 通过手动将M参数和D参数写入MCU单片机。
[0027] (3)在光纤陀螺通电后，MCU单片机将所述动态分频参数通过SPI接口电路发送到 Spartan6 FPGA ;其中SPI接口可以采用普通SPI接口。
[0028] (4) Spartan6 FPGA芯片内部通过逻辑实现一个SPI主控制器，和DCM_CLKGEN时 钟分频组件通讯，将M参数和D参数通过内部编程实现的SPI主控制器送到SPI从控制器 DCM_CLKGEN组件，Spartan6内部DCM_CLKGEN组件编程接口和SPI主控制器连接关系见图 2,接口时序和图3。其中，从控制器DCM_CLKGEN组件接口是FPGA内部提供的，SPI主控制 器需要编程实现。编程接口是指DCM_CLKGEN组件提供的5个信号，SPI主控制器按照时序 图中的时序输出5个信号，就可以，将M、D参数发送到DCM_CLKGEN组件，就可以动态改变 DCM_CLKGEN 的频率输出 CLKFXO。
[0029] (5) Spartan6 DCM_CLKGEN时钟分频组件在接收到上述FPGA内部SPI主控制器发 送的M参数和D参数和启动命令后，按照公式1进行乘除分频，输出陀螺需要的工作频率。
[0030]
( 1 )·其中CLKFX为输出频率，CLKIN为输入频率。 CLKIN -般使用光纤陀螺的晶振频率。
[0031] 本发明实现的光纤陀螺动态