轮式遥控机器人已经应用在地震、火灾等危险的室内区域进行救援和探测，或执行反恐任务。并且近年来 MEMS（微机电系统）结构的惯性传感器随半导体技术的进步得到了迅速发展，使其低成本而高精度的期望得以实现。MEMS 惯性传感器组成的惯性导航装置结合轮式小车的里程计，能够产生导航和定位信息，减少对外部环境的依赖，实现在外部环境条件（例如光照、墙壁材质）未知情况下的导航。因此本项目采用了具有强大数字信号处理功能的 TMS320F28335 芯片和 PC 控制终端，实现惯性传感器的数据采集、时序逻辑控制、与驱动系统通信和地图显示功能，具有体积小、成本低、功耗低等优点。综上，本文选用低成本的 MEMS 器件，结合 DSP 和卡尔曼滤波算法，实现较高精度的轮式小车导航和定位。
一、系统体系架构
本文的目标是研制一个轮式小车惯性导航系统，能够通过 WiFi 实现 PC 终端和手持终端控制轮式小车行动以及小车所采集数据的传输。搭建如图 1 所示的系统，TI 公司的浮点 DSP TMS320F28335 芯片作为主数字信号处理器，采集各 MEMS 惯性传感器的信号并处理，处理结果通过 WiFi 将数据输送到 PC 终端；PC 终端负责显示定位结果和地图，并向小车驱动系统发送控制命令，同时接收驱动系统反馈的里程计信息。
图 1 总体架构
硬件设计上主要分为核心板和驱动板：核心板包括 DSP 最小系统、JTAG 下载口设计、系统电源供给电路和 MEMS 传感器、WiFi 模块等；驱动板主要设计直流电机的驱动模块。TMS320F28335 工作时需要的电压不同——内核电压（1.9 V）与 I/O 供电电压（3.3 V），对电源比较敏感，所以电源部分利用两路输出电源器件 TPS767D318 来实现，如图 2 所示。同时根据仿真实验和实际焊接电路的测试，电源模块输出端最好使用一些容值不小于 10 μF 的保护电容，且不能使用贴片电容，否则工作不稳定。
图 2 DSP 电源设计
在电源设计中，考虑到 TPS767D318 芯片可以产生复位信号，所以在核心板上并没有再另外为 DSP 设计复位电路。
二、JTAG 下载口电路设计
图 3 为 JTAG 电路，按照仿真器的通信引脚选择 14 脚的仿真接口；同时要注意 EMU0 和 EMU1 信号必须通过上拉电阻连接至电源，其中上拉电阻为 10 kΩ。
图 3 JTAG 电路设计