在導(dǎo)航計(jì)算機(jī)與PC機(jī)間通過USB接口進(jìn)行了雙向高速通訊測(cè)試。測(cè)試方法如下：PC機(jī)向?qū)Ш接?jì)算機(jī)傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包，導(dǎo)航計(jì)算機(jī)接收后回傳，PC機(jī)接收后進(jìn)行正確性校驗(yàn)、傳輸、回傳和校驗(yàn)過程循環(huán)進(jìn)行。測(cè)試中發(fā)現(xiàn)偶爾有丟幀現(xiàn)象出現(xiàn)。嘗試改變上位機(jī)中數(shù)據(jù)采集與后臺(tái)實(shí)時(shí)寫內(nèi)存線程的優(yōu)先級(jí)和改變CY7C68013A的端點(diǎn)大小及緩沖級(jí)別(如三緩沖、四緩沖)來(lái)解決這個(gè)問題，但是丟幀現(xiàn)象依然存在。

　　經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的分析與驗(yàn)證，找到了問題所在：PC機(jī)中運(yùn)行的Windows操作系統(tǒng)是一個(gè)多任務(wù)的操作系統(tǒng)，同時(shí)運(yùn)行著多個(gè)進(jìn)程，系統(tǒng)在給每個(gè)進(jìn)程分配時(shí)間片時(shí)也是有一定的優(yōu)先級(jí)的，優(yōu)先級(jí)高的進(jìn)程占用時(shí)間片較多，如果PC機(jī)在執(zhí)行某些其他進(jìn)程時(shí)占用時(shí)間超過了一定的限度，就可能導(dǎo)致該讀出的數(shù)據(jù)沒有及時(shí)讀出，而下一幀數(shù)據(jù)又已送到緩沖區(qū)，覆蓋前一幀數(shù)據(jù)，從而造成丟幀。

　　解決丟幀的辦法是在DSP的內(nèi)存中設(shè)置一個(gè)圓形緩沖區(qū)，如果發(fā)現(xiàn)IN型端點(diǎn)的FIFO已滿(說明PC機(jī)未及時(shí)讀走FIFO中數(shù)據(jù))，則將本幀數(shù)據(jù)存入圓形緩沖區(qū)里，直到FIFO完全為空。

　　圓形緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

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　　在圖4中，sptr為寫入數(shù)據(jù)指針，dptr為發(fā)送數(shù)據(jù)指針。整個(gè)圓形緩沖區(qū)的大小設(shè)置為256 K字(32位)。若按8 K的數(shù)據(jù)存入速率，可以保存8 s數(shù)據(jù)。在PC機(jī)不能及時(shí)讀取IN端點(diǎn)FIFO數(shù)據(jù)的情況下，這個(gè)圓形緩沖區(qū)可以起到很好的緩沖作用。

　　在程序執(zhí)行的初始時(shí)刻，設(shè)置指針sptr等于dptr。當(dāng)IN端點(diǎn)FIFO滿時(shí)，DSP將數(shù)據(jù)按指針sptr存入圓形緩沖區(qū)，sptr隨之遞增，而dptr保持不變。當(dāng)IN端點(diǎn)FIFO空時(shí)，DSP仍將數(shù)據(jù)按指針sptr存入圓形緩沖區(qū)，sptr隨之加1。但此時(shí)將從dptr指針處發(fā)送兩幀數(shù)據(jù)到FIFO中，這種dptr追趕sptr的機(jī)制，將保證圓形緩沖區(qū)不出現(xiàn)溢出現(xiàn)象：即不會(huì)出現(xiàn)sptr超過dptr一圈以上的情況。

　　1.4 通訊系統(tǒng)軟件整體設(shè)計(jì)

　　遵循軟件設(shè)計(jì)中盡量較少使用中斷的原則，這里只使用1個(gè)4 K中斷，其他三路信號(hào)都采用查詢方式，中斷分配如圖5所示。

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　　圖6為主程序流程。USB從管道0接收PC機(jī)發(fā)來(lái)的命令，命令寫入EP2端點(diǎn)中，此時(shí)在INT7管腳上產(chǎn)生USB中斷。DSP通過查詢INT7中斷，將EP2中的命令及數(shù)據(jù)讀出，對(duì)命令進(jìn)行解析，并執(zhí)行相應(yīng)的指令工作。非周期指令執(zhí)行完后，將接收數(shù)據(jù)寫入EP4端點(diǎn)，PC機(jī)從管道1中將數(shù)據(jù)取走;周期指令執(zhí)行完后，將接收數(shù)據(jù)寫入EP6端點(diǎn)，PC機(jī)從管道2中將數(shù)據(jù)取走。

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　　圖7中的4 K中斷流程主要完成陀螺和加速度計(jì)脈沖及溫度數(shù)據(jù)的采集工作，并向EP6端點(diǎn)寫入。

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　　2 通訊效果測(cè)試

　　將激光陀螺慣性導(dǎo)航系統(tǒng)固定于振動(dòng)模擬臺(tái)，按照軍用環(huán)境的要求進(jìn)行了近千小時(shí)的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中導(dǎo)航計(jì)算機(jī)高速采集慣性儀表在振動(dòng)環(huán)境下的輸出數(shù)據(jù)，并通過USB接口傳輸給PC機(jī)并保存下來(lái)。

　　當(dāng)圓形緩沖區(qū)的兩個(gè)指針各自達(dá)到最大位置后將從0地址重新開始，長(zhǎng)時(shí)間雙向通訊的測(cè)試結(jié)果表明：將采用上述方法后的輸出數(shù)據(jù)與串口輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)無(wú)丟幀現(xiàn)象產(chǎn)生。在導(dǎo)航計(jì)算機(jī)上進(jìn)行離線仿真以確定和分離各項(xiàng)誤差系數(shù)，通過實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償減小了部分誤差，從而提高了系統(tǒng)在強(qiáng)振動(dòng)下的精度。當(dāng)然，PC機(jī)在與導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸過程中，建議盡量減少運(yùn)行的任務(wù)數(shù)量，特別是占用CPU時(shí)間較多的任務(wù)，如殺毒、音頻視頻解碼等。

　　3 結(jié)論

　　本文將基于CY7C68013A的USB接口技術(shù)應(yīng)用于慣導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信，創(chuàng)新性的設(shè)立圓形緩沖區(qū)解決了USB接口數(shù)據(jù)傳輸過程中的丟幀問題。近千小時(shí)測(cè)試結(jié)果表明：上述USB接口通訊裝置可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)和PC機(jī)間高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸且期間無(wú)丟幀現(xiàn)象發(fā)生，表明該裝置具有良好的穩(wěn)定性與可靠性。