在系統中，IMU數據以RS 422接口形式提供，信息速率為115 200 b／s，由幀頭、陀螺角速度信息、加速度信息、陀螺溫度信息、加速度溫度信息，時間信息和校驗和組成。在工作過程中，FPGA首先檢測是否接收到IMU數據的開始信息即幀頭，如果沒有接收到就一直進行檢測，如果收到就接收并進行相應的處理和存儲。接收完1幀IMU數據后，FPGA對這些信息進行累加校驗，并將計算得到校驗結果和接收到的數據校驗信息進行比較，如果校驗信息一致則存儲該幀信息，存儲地址自動加1，如不一致則丟掉該幀信息，存儲地址不變。信息接收完成后，產生接收完成標志位。
GPS數據由衛星導航接收機以RS 232接口的形式提供，能實現機動載體的實時高精度三維定位、三維測速、精確定時。GPS數據的接收及處理原理和IMU數據類似，不同之處在于需要檢測信息頭和需存儲的數據長度不同。
IMU和GPS數據均采用乒乓存儲的方式進行存儲，乒乓存儲空間以幀為單位，最小空間為2幀，此時IMU和GPS數據在2幀的存儲空間中交替進行存儲。乒乓存儲空間的大小可以根據需要進行改變，存儲空間的改變由導航計算機通過串口進行設置，更改時無需重新編寫下載軟件。
PWM控制器根據需要由導航計算機控制，可以產生電機控制信號和任意占空比的PWM信號。為避免初始化不定狀態對輸出控制信號對電機的影響，由導航計算機對PWM控制器的輸出信號狀態進行控制。

3 仿真驗證
慣導數據采集與控制系統采用Xilinx公司的ISE軟件進行設計和驗證。IMU數據和GPS數據通過計算機模擬產生，PWM控制信號由導航計算機通過串口提供，仿真驗證結果如圖4所示。

在該系統中，FPGA接收到IMU和GPS數據后存儲在指定的存儲空間內，IMU數據接收完成并校驗通過后，產生接收完成標志0xAA55，GPS接收完成后產生0xAAAA標志，導航計算機通過讀取這些完成標志來獲取IMU和GPS數據。導航計算機讀取完成后產生復位標志，此時，IMU和GPS數據的接收標志均復位為0x0101，仿真驗證采用的IMU和GPS接收數據的乒乓存儲空間為2幀。PWM信號的占空比由導航計算控制，驗證采用的占空比分別為0，15％，50％，80％和100％。

4 結語
本文充分利用FPGA豐富的可編程資源，設計了基于FPGA的捷聯慣導數據采集和控制系統，能夠同時采集1MU數據和GPS數據，并能產生任意占空比的PWM控制信號。測試表明該系統能夠保證慣導系統的運算速度和精度，且具有較豐富的外設接口，方便與導航計算機和外部傳感器進行數據通信接口電路的設計，對慣導系統小型化及廣泛應用具有實際意義。