CN101815018A - 小卫星多总线多通道通信监测装置及其监测方法 - Google Patents

Abstract

小卫星多总线多通道通信监测装置及其监测方法，它涉及一种通信监测装置及其监测方法。它为解决监测装置只能监测同一种类的总线方式，而且监测的通道数量较少的问题而提出。所述每路CAN总线接口模块的数据信号输出输入端各自对应第一监测控制模块的一路CAN总线信号输入输出端，每路CAN总线接口模块各自接收外部总线的一路CAN总线信号；每路RS-422总线接口模块的数据信号输出输入端各自对应第二监测控制模块的一路RS-422总线信号输入输出端；每路RS-422总线接口模块各自接收一路RS-422总线信号。它可以监测两种总线，且同时监测多个通道数据，它可广泛适用于各种需要同时监测多通道数据的场合。

Description

小卫星多总线多通道通信监测装置及其监测方法

 

技术领域

本发明涉及一种通信监测装置及其监测方法，具体涉及一种小卫星通信监测装置及其监测方法。

背景技术

在小卫星通信系统中，各种传感器、伺服机构和中心计算机之间需要通过总线连接来传递数据和指令，其传输数据的准确性是至关重要的。这就需要检测系统对总线上的往来数据进行实时的监测和分析以确定各器件和各信道是否处于正常工作状态。总线通信监测是指测控系统以通信总线为测试对象，通过监测总线上传输的数据来判断数据源和信道的状态。由于小卫星上采用了多种总线控制或者数据交换方式，而且通道较多，连接方式也较为分散，而目前市场上的通信监测装置大都只能监测同一种类的总线方式，而且监测的通道数量较少，不能满足小卫星通信测试系统的要求。

发明内容

本发明为了解决现有通信监测装置只能监测同一种类的总线，而且监测的通道数量较少的问题，而提出的小卫星多总线多通道通信监测装置及其监测方法。

小卫星多总线多通道通信监测装置，它包括CAN总线接口组件、RS-422总线接口组件、第一监测控制模块和第二监测控制模块；第一监测控制模块的六路CAN总线信号输入输出端分别通过CAN总线接口组件接收外部总线的六路CAN总线信号，第二监测控制模块的十二路RS-422总线信号输入输出端分别通过RS-422总线接口组件接收外部总线的十二路RS-422总线信号，第一监测控制模块的第一数据信号输出输入端与第二监测控制模块的第一数据信号输出输入端相连；所述CAN总线接口组件由六路CAN总线接口模块组成；所述六路CAN总线接口模块的组成及连接方式相同，每路CAN总线接口模块的数据信号输出输入端各自对应第一监测控制模块的一路CAN总线信号输入输出端，所述每路CAN总线接口模块各自接收外部总线的一路CAN总线信号；所述RS-422总线接口组件由十二路RS-422总线接口模块组成；所述十二路RS-422总线接口模块的组成及连接方式相同，每路RS-422总线接口模块的数据信号输出输入端各自对应第二监测控制模块的一路RS-422总线信号输入输出端；所述每路RS-422总线接口模块各自接收一路RS-422总线信号。

基于所述的小卫星多总线多通道通信监测装置的监测方法：

CAN总线接口组件用于同时接收外部总线的六路CAN总线数据信号，并将接收到的六路CAN总线数据信号经过隔离处理后分别发送给第一监测控制模块；第一监测控制模块将接收到的六路CAN总线数据信号进行组帧后通过LVDS信号转换接口模块发送给外部控制模块；所述第一监测控制模块将接收到的六路CAN总线数据信号组帧发送的过程包括以下几个步骤：

步骤A1：系统上电初始化复位；

步骤A2：等待接收系统来自嵌入式控制器自检命令；当接收到系统自检命令时，发送自检成功信号并进入步骤A3；

步骤A3：等待接收LVDS信号转换接口模块发送的使能信号，当接收到LVDS信号转换接口模块发送的使能信号时，进入步骤A4；

步骤A4：等待接收CAN总线数据，当接收到CAN总线数据时，记录当前时间信息并进入步骤A5；

步骤A5：延时一个通信周期500ms或2s后记录本通信周期内数据长度，CAN错误信息，并向调度模块发送请求发送指令；

步骤A6：发送模块发送通道是否空闲；当检测到发送模块发送通道空闲时，进入步骤A7；

步骤A7：检测距上次发送的间隔时间，当检测距上次发送的间隔时间大于20ms时，进入步骤A8；

步骤A8：向调度模块发出发送指令，清除指令发送模块请求发送指令，将组帧模块通道的数据和读命令通道切换到发送模块；

步骤A9：等待发送模块接收发送指令，当发送模块接收到发送指令时，进入步骤A10；

步骤A10：组帧模块读取该通道数据长度，并计算总长度；以及发送帧头、地址、时间信息及CAN总线错误信息；

步骤A11：组帧模块发送计算后的数据总长度，发送通道号，发送给发送模块；

步骤A12：发送模块从组帧模块读取数据并向LVDS信号转换接口模块发送数据；

步骤A13：检测本通信周期内数据发送情况，当检测到本通信周期内数据发送完毕时，进入步骤A14，当检测到本通信周期内数据没有发送完毕，返回步骤A12；

步骤A14：发送帧尾，本通信周期内数据发送完毕。

RS-422总线接口组件用于同时接收外部总线的十二路RS-422总线数据信号，并将接收到的RS-422总线数据信号进行电平转换后发送给第二监测控制模块；第二监测控制模块将接收到的十二路RS-422总线数据信号发送给第一监测控制模块；所述第一监测控制模块将接收到的十二路RS-422总线数据信号组帧发送的过程包括以下几个步骤：

步骤B1：系统上电初始化复位；

步骤B2：等待接收系统来自嵌入式控制器自检命令；当接收到系统自检命令时，发送自检成功信号并进入步骤三；

步骤B3：等待接收LVDS信号转换接口模块发送的使能信号，当接收到LVDS信号转换接口模块发送的使能信号时，进入步骤四；

步骤B4：等待接收CAN总线数据，当接收到RS-422总线数据时，记录当前时间信息并进入步骤五；

步骤B5：延时一个通信周期500ms或2s后记录本通信周期内数据长度，并向调度模块发送请求发送指令；

步骤B6：发送模块发送通道是否空闲；当检测到发送模块发送通道空闲时，进入步骤七；

步骤B7：检测距上次发送的间隔时间，当检测距上次发送的间隔时间大于20ms时，进入步骤八；

步骤B8：向调度模块发出发送指令，清除指令发送模块请求发送指令，将组帧模块通道的数据和读命令通道切换到发送模块；

步骤B9：等待发送模块接收发送指令，当发送模块接收到发送指令时，进入步骤十；

步骤B10：组帧模块读取该通道数据长度，并计算总长度；以及发送帧头、地址、时间信息；

步骤B11：组帧模块发送计算后的数据总长度，发送通道号，发送给发送模块；

步骤B12：发送模块从组帧模块读取数据并向LVDS信号转换接口模块发送数据；

步骤B13：检测本通信周期内数据发送情况，当检测到本通信周期内数据发送完毕时，进入步骤十四，当检测到本通信周期内数据没有发送完毕，返回步骤十二；

步骤B14：发送帧尾，本通信周期内数据发送完毕。

本发明所述监测装置可以监测两种不同种类的总线，而且还可以同时监测多个通道的数据。CAN总线接口组件1和RS-422总线接口组件2中的多路CAN总线接口模块1-1和多路RS-422总线接口模块2-1可以同时接收CAN总线及RS-422总线两种总线的数据，且多路CAN总线接口模块1-1及多路RS-422总线接口模块2-1还可以同时接收不同波特率的多通道数据。本发明可广泛适用于各种需要同时监测多通道数据的场合。

附图说明

图1为本发明的模块结构示意图；图2为CAN总线接口组件1的电路原理图；图3为RS-422总线接口组件2的电路原理图；图4为第一监测控制模块3的模块结构示意图；图5为具体实施方式九的流程图；图6为具体实施方式十的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括CAN总线接口组件1、RS-422总线接口组件2、第一监测控制模块3和第二监测控制模块4；第一监测控制模块3的六路CAN总线信号输入输出端分别通过CAN总线接口组件1接收外部总线的六路CAN总线信号，第二监测控制模块4的十二路RS-422总线信号输入输出端分别通过RS-422总线接口组件2接收外部总线的十二路RS-422总线信号，第一监测控制模块3的第一数据信号输出输入端与第二监测控制模块4的第一数据信号输出输入端相连；所述CAN总线接口组件1由六路CAN总线接口模块1-1组成；所述六路CAN总线接口模块1-1的组成及连接方式相同，每路CAN总线接口模块1-1的数据信号输出输入端各自对应第一监测控制模块3的一路CAN总线信号输入输出端，所述每路CAN总线接口模块1-1各自接收外部总线的一路CAN总线信号；所述RS-422总线接口组件2由十二路RS-422总线接口模块2-1组成；所述十二路RS-422总线接口模块2-1的组成及连接方式相同，每路RS-422总线接口模块2-1的数据信号输出输入端各自对应第二监测控制模块4的一路RS-422总线信号输入输出端；所述每路RS-422总线接口模块2-1各自接收一路RS-422总线信号。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于它还包括LVDS信号转换接口模块5和I/O信号接口模块6；所述LVDS信号转换接口模块5的数据信号输入输出端与第一监测控制模块3的第二数据信号输出输入端相连；所述I/O信号接口模块6的数据信号输入输出端与第二监测控制模块4的RS-422第二数据信号输出输入端相连。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。设置LVDS信号转换接口模块5和I/O信号接口模块6的目的在于使使用者根据自身需求选择信号接口，方便与外部控制计算机进行数据交换。LVDS信号转换接口模块5采用型号为DS90LT011AH2的集成电路。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二不同点在于所述CAN总线接口模块1-1包括CAN总线信号驱动模块1-1-1、第一光耦隔离模块1-1-2和CAN总线信号控制模块1-1-3；CAN总线信号驱动模块1-1-1的CAN总线信号输出输入端通过第一光耦隔离模块1-1-2与CAN总线信号控制模块1-1-3的CAN总线信号输入输出端相连，CAN总线信号控制模块1-1-3的CAN总线信号输出输入端与第一监测控制模块3的一路CAN总线信号输入输出端相连。其它组成和连接方式与具体实施方式一或二相同。CAN总线信号驱动模块1-1-1采用型号为SN65HVD1050的集成电路，第一光耦隔离模块1-1-2采用型号为HCPL2631的集成电路，CAN总线信号控制模块1-1-3采用型号为SJA1000T的集成电路。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三不同点在于所述CAN总线接口模块1-1还包括DC-DC隔离供电模块1-1-4；DC-DC隔离供电模块1-1-4用于分别给CAN总线信号驱动模块1-1-1、第一光耦隔离模块1-1-2和CAN总线信号控制模块1-1-3提供工作电源，并且所述CAN总线信号驱动模块1-1-1和CAN总线信号控制模块1-1-3的工作电源相互隔离。其它组成和连接方式与具体实施方式三相同。因每路CAN总线接口模块1-1的功率较大，故每路CAN总线接口模块1-1均单独设置有DC-DC隔离供电模块1-1-4进行隔离供电。

具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四不同点在于所述CAN总线接口模块1-1由第一芯片U1至第五芯片U5、第一电容C1至第十电容C10、第一电阻R1至第十电阻R10、第一二极管D1至第二二极管D2、晶振Y1、电容CN1组成；第一芯片U1的管脚RST同时与第一电阻R1的一端和第三电容C3的一端相连，第一电阻R1的另一端与电源VCC相连，第三电容C3的另一端接电源地，第一芯片U1的管脚XTAL1同时与第二电容C2的一端和晶振Y1的一端相连，第二电容C2的另一端接电源地，晶振Y1的另一端同时与第一电容C1的一端和第一芯片U1的管脚XTAL2相连，第一电容C1的另一端接电源地；第一芯片U1的管脚TX0与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端与第二芯片U2的管脚CATHODE1相连，第一芯片U1的管脚RX0同时与第三电阻R3的一端和第二芯片U2的管脚VO2相连，第三电阻R3的另一端同时与第四电阻R4的一端、第一芯片U1的管脚VDD1至管脚VDD3、第一芯片U1的管脚MODE、第三芯片U3的管脚VCC、第四电容C4的一端和电源VCC相连；第四电阻R4的另一端同时与第五电阻R5的一端和第一芯片U1的管脚RX1相连；第四电容C4的另一端同时与第三芯片U3的管脚GND、第五电阻R5的另一端、第一芯片U1的管脚VSS1至管脚VSS3和电源地相连；第二芯片U2的管脚VCC同时与第六电阻R6的一端、第五芯片U5的管脚Vout、电容CN1的负极端、第五电容C5的一端、第四芯片U4的管脚VCC、第六电容C6的一端、第三芯片U3的管脚ANODE2和第九电容C9的一端相连；第六电阻R6的另一端同时与第二芯片U2的管脚VO1和第四芯片U4的管脚TXD相连，第二芯片U2的管脚GND同时与第五电容C5的另一端、第九电容C9的另一端、电容CN1的正极端、第五芯片U5的管脚GNDout、第七电容C7的一端、第八电容C8的一端、第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阳极、第六电容C6的另一端、第十电阻R10的一端和第四芯片U4的管脚GND相连，第十电阻R10的另一端和第四芯片U4的管脚RS相连，第三芯片U3的管脚CATHODE2与第七电阻R7的一端相连，第七电阻R7的另一端与第四芯片U4的管脚RXD，第五芯片U5的管脚VSS同时与第十电容C10的一端和电源VCC相连，第十电容C10的另一端同时与第五芯片U5的管脚GNDin和电源地相连，第四芯片U4的管脚CANH与第八电阻R8的一端相连，第八电阻R8的另一端同时与第七电容C7的另一端和第一二极管D1的阴极相连，第四芯片U4的管脚CANL与第九电阻R9的一端相连，第九电阻R9的另一端同时与第八电容C8的另一端和第二二极管D2的阴极相连。第一芯片U1采用型号为SN65HVD1050的集成电路，第二芯片U2和第三芯片U3采用型号为HCPL2631的集成电路，第一芯片U4采用型号为SJA1000T的集成电路，第五芯片U5采用型号为DCP020505P的DC-DC隔离供电集成电路。其它组成和连接方式与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二不同点在于所述RS-422总线接口模块2-1由电平转换模块2-1-1和第二光耦隔离模块2-1-2组成；电平转换模块2-1-1的RS-422总线信号输出输入端通过第二光耦隔离模块2-1-2与第二监测控制模块4的RS-422总线信号输入输出端相连。其它组成和连接方式与具体实施方式一或二相同。电平转换模块2-1-1采用型号为MAX490的集成电路，第二光耦隔离模块2-1-2采用型号为HCPL2631的集成电路。

具体实施方式七：结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六不同点在于RS-422总线接口模块2-1由第六芯片U6、第七芯片U7、第十一电阻R11至第十三电阻R13组成；第六芯片U6的管脚VCC与电源VCC相连，第六芯片U6的管脚GND接电源地，第六芯片U6的管脚RO与第十一电阻R11的一端相连，第十一电阻R11的另一端与第七芯片U7的管脚CATHODE1相连，第七芯片U7的管脚ANODE1和管脚ANODE2分别与电源VCC相连，第七芯片U7的管脚VCC同时与第十二电阻R12的一端、第十三电阻R13的一端和电源VCC相连，第十二电阻R12的另一端与第七芯片U7的管脚VO2相连，第十三电阻R13的另一端与第七芯片U7的管脚VO1相连，第七芯片U7的管脚GND接电源地。第六芯片U6采用型号为MAX490的集成电路，第七芯片U7采用型号为HCPL2631的集成电路。其它组成和连接方式与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述第一监测控制模块3由接收模块3-1、指令发送模块3-2、组帧模块3-3、秒脉冲计时器模块3-4、调度模块3-5和发送模块3-6组成；接收模块3-1的六路CAN总线信号输入输出端用于接收CAN总线接口组件1发送的六路CAN总线信号，接收模块3-1的RS-422总线数据信号输入端与第二监测控制模块4的数据信号输出端相连；接收模块3-1的第一指令信号输出端与指令发送模块3-2的第一指令信号输入端相连，接收模块3-1的第二控制信号输出输入端与组帧模块3-3的第一控制信号输入输出端相连，接收模块3-1的第三控制信号输出端与秒脉冲计时器模块3-4的第一控制信号输入端相连，指令发送模块3-2的第二时钟信号输入端与秒脉冲计时器模块3-4的时钟信号输出端相连，指令发送模块3-2的第三信号输入输出端与调度模块(3-5)的信号输出输入端相连，指令发送模块3-2的第四信号输入输出端与组帧模块3-3的第二信号输出输入端相连，组帧模块3-3的第三信号输出输入端与发送模块3-6的第一信号输入输出端相连，秒脉冲计时器模块3-4的第二时钟信号输入端用于接收外部GPS信号；调度模块(3-5)的调度信号输出端与发送模块3-6的第二调度信号输入端相连，发送模块3-6的数据信号输出输入端与外部控制模块的数据信号输入输出端相连。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。外部GPS信号可由GPS仿真器产生或直接由外部GPS发生源产生。

具体实施方式九：结合图5说明本实施方式，本实施方式CAN总线接口组件1用于同时接收外部总线的六路CAN总线数据信号，并将接收到的六路CAN总线数据信号经过隔离处理后分别发送给第一监测控制模块3；第一监测控制模块3将接收到的六路CAN总线数据信号进行组帧后通过LVDS信号转换接口模块5发送给外部控制模块；所述第一监测控制模块3将接收到的六路CAN总线数据信号组帧发送的过程包括以下几个步骤：

步骤A1：系统上电初始化复位；

步骤A2：等待接收系统来自嵌入式控制器自检命令；当接收到系统自检命令时，发送自检成功信号并进入步骤A3；

步骤A3：等待接收LVDS信号转换接口模块5发送的使能信号，当接收到LVDS信号转换接口模块5发送的使能信号时，进入步骤A4；

步骤A4：等待接收CAN总线数据，当接收到CAN总线数据时，记录当前时间信息并进入步骤A5；

步骤A5：延时一个通信周期500ms或2s后记录本通信周期内数据长度，CAN错误信息，并向调度模块3-5发送请求发送指令；

步骤A6：发送模块3-6发送通道是否空闲；当检测到发送模块3-6发送通道空闲时，进入步骤A7；

步骤A7：检测距上次发送的间隔时间，当检测距上次发送的间隔时间大于20ms时，进入步骤A8；

步骤A8：向调度模块3-5发出发送指令，清除指令发送模块3-2请求发送指令，将组帧模块3-3通道的数据和读命令通道切换到发送模块；

步骤A9：等待发送模块3-6接收发送指令，当发送模块3-6接收到发送指令时，进入步骤A10；

步骤A10：组帧模块3-3读取该通道数据长度，并计算总长度；以及发送帧头、地址、时间信息及CAN总线错误信息；

步骤A11：组帧模块3-3发送计算后的数据总长度，发送通道号，发送给发送模块3-6；

步骤A12：发送模块3-6从组帧模块3-3读取数据并向LVDS信号转换接口模块5发送数据；

步骤A13：检测本通信周期内数据发送情况，当检测到本通信周期内数据发送完毕时，进入步骤A14，当检测到本通信周期内数据没有发送完毕，返回步骤A12；

步骤A14：发送帧尾，本通信周期内数据发送完毕。

具体实施方式十：结合图6说明本实施方式，本实施方式RS-422总线接口组件2用于同时接收外部总线的十二路RS-422总线数据信号，并将接收到的RS-422总线数据信号进行电平转换后发送给第二监测控制模块4；第二监测控制模块4将接收到的十二路RS-422总线数据信号发送给第一监测控制模块3；所述第一监测控制模块3将接收到的十二路RS-422总线数据信号组帧发送的过程包括以下几个步骤：

步骤B1：系统上电初始化复位；

步骤B2：等待接收系统来自嵌入式控制器自检命令；当接收到系统自检命令时，发送自检成功信号并进入步骤B3；

步骤B3：等待接收LVDS信号转换接口模块5发送的使能信号，当接收到LVDS信号转换接口模块5发送的使能信号时，进入步骤B4；

步骤B4：等待接收CAN总线数据，当接收到RS-422总线数据时，记录当前时间信息并进入步骤B5；

步骤B5：延时一个通信周期500ms或2s后记录本通信周期内数据长度，并向调度模块3-5发送请求发送指令；

步骤B6：发送模块3-6发送通道是否空闲；当检测到发送模块3-6发送通道空闲时，进入步骤B7；

步骤B7：检测距上次发送的间隔时间，当检测距上次发送的间隔时间大于20ms时，进入步骤B8；

步骤B8：向调度模块3-5发出发送指令，清除指令发送模块3-2请求发送指令，将组帧模块3-3通道的数据和读命令通道切换到发送模块；

步骤B9：等待发送模块3-6接收发送指令，当发送模块3-6接收到发送指令时，进入步骤B10；

步骤B10：组帧模块3-3读取该通道数据长度，并计算总长度；以及发送帧头、地址、时间信息；

步骤B11：组帧模块3-3发送计算后的数据总长度，发送通道号，发送给发送模块3-6；

步骤B12：发送模块3-6从组帧模块3-3读取数据并向LVDS信号转换接口模块5发送数据；

步骤B13：检测本通信周期内数据发送情况，当检测到本通信周期内数据发送完毕时，进入步骤B14，当检测到本通信周期内数据没有发送完毕，返回步骤B12；

步骤B14：发送帧尾，本通信周期内数据发送完毕。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九的不同点在于所述第一监测控制模块3将接收到的六路CAN总线数据信号按照每一路组成一帧的方式进行组帧，第一监测控制模块3将接收到的十二路RS-422总线数据信号按照十二路组成一帧的方式进行组帧。其他步骤与具体实施方式九相同。

本发明的工作原理：

本发明采用CAN总线接口，RS-422总线同步、异步接口，LVDS信号接口设计。CAN总线接口组件1和RS-422总线接口组件2中的多路CAN总线接口模块1-1和多路RS-422总线接口模块2-1可以同时接收CAN总线及RS-422总线两种总线的数据，且多路CAN总线接口模块1-1及多路RS-422总线接口模块2-1还可以同时接收不同波特率的多通道数据，实现4路同步RS-422、8路异步RS-422、6路CAN总线的监测功能，并通过LVDS信号转换接口模块5与外部控制计算机进行数据交换。为增强CAN总线节点的抗干扰能力，采用型号为SJA1000T集成电路CAN总线信号控制模块1-1-3的管脚TX0和管脚RX0需要通过第一光耦隔离模块1-1-2和CAN总线信号驱动模块1-1-1相连，确保收发器与控制器的电气隔离。在CAN总线信号驱动模块1-1-1与CAN总线间串入2个小电阻，可以起到限流作用。在两根CAN总线接入端CANH和CANL与电源地之间连接2个的小电容，用来滤除总线上的高频干扰并具有一定的防电磁辐射能力。在两根CAN总线接入端与电源地之间各反接了一个保护二极管，当CAN总线有较高的负电压时，通过二极管的短路可以起到一定的过压保护作用。在两根CAN总线接入端之间连接1个的电阻，用来匹配总线阻抗以消除信号反射。它可以同时接收不同总线接口、不同波特率的多通道数据，按协议组帧后通过LVDS高速接口传输给外部控制计算机。CAN总线的数据量较大，因此6通道CAN总线数据每通道组一帧上传；RS-422的数据量较小，因此12通道共组一帧上传。组帧格式见表1，表2。上传的数据在组帧时包含了通道号，数据长度信息，数据起始时间信息及数据。CAN总线的数据还包含与错误信息有关的6个寄存器的数据，用于上位机判断总线错误。RS-422总线所组的帧为区别各通道的数据，在每通道的数据前设置了通道号和该通道数据长度。由于通道较多，工作中各通道数据不同步，也可能某通道无数据。因此各通道数据组帧上传的顺序由各通道数据的先后顺序自动配置，无数据则跳过。若数据同时到来，上传数据的间隔设置为20ms，确保外部控制计算机有足够的时间处理，要求各通道按照总线上的数据通信周期（500ms或2s），其中控制CAN通信周期为500ms，综合CAN、运载CAN通信周期为2s，平台光纤陀螺RS-422通信周期为100ms，星敏感器RS-422通信周期为500ms。组帧上传数据时，CAN总线的数据量较大，因此6通道CAN总线数据每通道组一帧上传；RS-422的数据量较小，因此12通道共组一帧上传，以500ms为周期。上传本周期内的全部数据。

 

Claims (10)

1.小卫星多总线多通道通信监测装置，其特征在于它包括CAN总线接口组件(1)、RS-422总线接口组件(2)、第一监测控制模块(3)和第二监测控制模块(4)；第一监测控制模块(3)的六路CAN总线信号输入输出端分别通过CAN总线接口组件(1)接收外部总线的六路CAN总线信号，第二监测控制模块(4)的十二路RS-422总线信号输入输出端分别通过RS-422总线接口组件(2)接收外部总线的十二路RS-422总线信号，第一监测控制模块(3)的第一数据信号输出输入端与第二监测控制模块(4)的第一数据信号输出输入端相连；所述CAN总线接口组件(1)由六路CAN总线接口模块(1-1)组成；所述六路CAN总线接口模块(1-1)的组成及连接方式相同，每路CAN总线接口模块(1-1)的数据信号输出输入端各自对应第一监测控制模块(3)的一路CAN总线信号输入输出端，所述每路CAN总线接口模块(1-1)各自接收外部总线的一路CAN总线信号；所述RS-422总线接口组件(2)由十二路RS-422总线接口模块(2-1)组成；所述十二路RS-422总线接口模块(2-1)的组成及连接方式相同，每路RS-422总线接口模块(2-1)的数据信号输出输入端各自对应第二监测控制模块(4)的一路RS-422总线信号输入输出端；所述每路RS-422总线接口模块(2-1)各自接收一路RS-422总线信号。

2.根据权利要求1所述的小卫星多总线多通道通信监测装置，其特征在于它还包括LVDS信号转换接口模块(5)和I/O信号接口模块(6)；所述LVDS信号转换接口模块(5)的数据信号输入输出端与第一监测控制模块(3)的第二数据信号输出输入端相连；所述I/O信号接口模块(6)的数据信号输入输出端与第二监测控制模块(4)的RS-422第二数据信号输出输入端相连。

3.根据权利要求1或2所述的小卫星多总线多通道通信监测装置，其特征在于所述CAN总线接口模块(1-1)包括CAN总线信号驱动模块(1-1-1)、第一光耦隔离模块(1-1-2)和CAN总线信号控制模块(1-1-3)；CAN总线信号驱动模块(1-1-1)的CAN总线信号输出输入端通过第一光耦隔离模块(1-1-2)与CAN总线信号控制模块(1-1-3)的CAN总线信号输入输出端相连，CAN总线信号控制模块(1-1-3)的CAN总线信号输出输入端与第一监测控制模块(3)的一路CAN总线信号输入输出端相连。

4.根据权利要求3所述的小卫星多总线多通道通信监测装置，其特征在于所述CAN总线接口模块(1-1)还包括DC-DC隔离供电模块(1-1-4)；DC-DC隔离供电模块(1-1-4)用于分别给CAN总线信号驱动模块(1-1-1)、第一光耦隔离模块(1-1-2)和CAN总线信号控制模块(1-1-3)提供工作电源，并且所述CAN总线信号驱动模块(1-1-1)和CAN总线信号控制模块(1-1-3)的工作电源相互隔离。

5.根据权利要求4所述的小卫星多总线多通道通信监测装置，其特征在于所述CAN总线接口模块(1-1)由第一芯片(U1)至第五芯片(U5)、第一电容(C1)至第十电容(C10)、第一电阻(R1)至第十电阻(R10)、第一二极管(D1)至第二二极管(D2)、晶振(Y1)、电容(CN1)组成；第一芯片(U1)的管脚RST同时与第一电阻(R1)的一端和第三电容(C3)的一端相连，第一电阻(R1)的另一端与电源VCC相连，第三电容(C3)的另一端接电源地，第一芯片(U1)的管脚XTAL1同时与第二电容(C2)的一端和晶振(Y1)的一端相连，第二电容(C2)的另一端接电源地，晶振(Y1)的另一端同时与第一电容(C1)的一端和第一芯片(U1)的管脚XTAL2相连，第一电容(C1)的另一端接电源地；第一芯片(U1)的管脚TX0与第二电阻(R2)的一端相连，第二电阻(R2)的另一端与第二芯片(U2)的管脚CATHODE1相连，第一芯片(U1)的管脚RX0同时与第三电阻(R3)的一端和第二芯片(U2)的管脚VO2相连，第三电阻(R3)的另一端同时与第四电阻(R4)的一端、第一芯片(U1)的管脚VDD1至管脚VDD3、第一芯片(U1)的管脚MODE、第三芯片(U3)的管脚VCC、第四电容(C4)的一端和电源VCC相连；第四电阻(R4)的另一端同时与第五电阻(R5)的一端和第一芯片(U1)的管脚RX1相连；第四电容(C4)的另一端同时与第三芯片(U3)的管脚GND、第五电阻(R5)的另一端、第一芯片(U1)的管脚VSS1至管脚VSS3和电源地相连；第二芯片(U2)的管脚VCC同时与第六电阻(R6)的一端、第五芯片(U5)的管脚Vout、电容(CN1)的负极端、第五电容(C5)的一端、第四芯片(U4)的管脚VCC、第六电容(C6)的一端、第三芯片(U3)的管脚ANODE2和第九电容(C9)的一端相连；第六电阻(R6)的另一端同时与第二芯片(U2)的管脚VO1和第四芯片(U4)的管脚TXD相连，第二芯片(U2)的管脚GND同时与第五电容(C5)的另一端、第九电容(C9)的另一端、电容(CN1)的正极端、第五芯片(U5)的管脚GNDout、第七电容(C7)的一端、第八电容(C8)的一端、第一二极管(D1)的阳极、第二二极管(D2)的阳极、第六电容(C6)的另一端、第十电阻(R10)的一端和第四芯片(U4)的管脚GND相连，第十电阻(R10)的另一端和第四芯片(U4)的管脚RS相连，第三芯片(U3)的管脚CATHODE2与第七电阻(R7)的一端相连，第七电阻(R7)的另一端与第四芯片(U4)的管脚RXD，第五芯片(U5)的管脚VSS同时与第十电容(C10)的一端和电源VCC相连，第十电容(C10)的另一端同时与第五芯片(U5)的管脚GNDin和电源地相连，第四芯片(U4)的管脚CANH与第八电阻(R8)的一端相连，第八电阻(R8)的另一端同时与第七电容(C7)的另一端和第一二极管(D1)的阴极相连，第四芯片(U4)的管脚CANL与第九电阻(R9)的一端相连，第九电阻(R9)的另一端同时与第八电容(C8)的另一端和第二二极管(D2)的阴极相连。第一芯片(U1)采用型号为SN65HVD1050的集成电路，第二芯片(U2)和第三芯片(U3)采用型号为HCPL2631的集成电路，第四芯片(U4)采用型号为SJA1000T的集成电路，第五芯片(U5)采用型号为DCP020505P的DC-DC隔离供电集成电路。

6.根据权利要求1或2所述的小卫星多总线多通道通信监测装置，其特征在于所述RS-422总线接口模块(2-1)由电平转换模块(2-1-1)和第二光耦隔离模块(2-1-2)组成；电平转换模块(2-1-1)的RS-422总线信号输出输入端通过第二光耦隔离模块(2-1-2)与第二监测控制模块(4)的RS-422总线信号输入输出端相连。

7.根据权利要求6所述的小卫星多总线多通道通信监测装置，其特征在于RS-422总线接口模块(2-1)由第六芯片(U6)、第七芯片(U7)、第十一电阻(R11)至第十三电阻(R13)组成；第六芯片(U6)的管脚VCC与电源VCC相连，第六芯片(U6)的管脚GND接电源地，第六芯片(U6)的管脚RO与第十一电阻(R11)的一端相连，第十一电阻(R11)的另一端与第七芯片(U7)的管脚CATHODE1相连，第七芯片(U7)的管脚ANODE1和管脚ANODE2分别与电源VCC相连，第七芯片(U7)的管脚VCC同时与第十二电阻(R12)的一端、第十三电阻(R13)的一端和电源VCC相连，第十二电阻(R12)的另一端与第七芯片(U7)的管脚VO2相连，第十三电阻(R13)的另一端与第七芯片(U7)的管脚VO1相连，第七芯片(U7)的管脚GND接电源地。第六芯片(U6)采用型号为MAX490的集成电路，第七芯片(U7)采用型号为HCPL2631的集成电路。

8.根据权利要求1所述的小卫星多总线多通道通信监测装置，其特征在于所述第一监测控制模块(3)由接收模块(3-1)、指令发送模块(3-2)、组帧模块(3-3)、秒脉冲计时器模块(3-4)、调度模块(3-5)和发送模块(3-6)组成；接收模块(3-1)的六路CAN总线信号输入输出端用于接收CAN总线接口组件(1)发送的六路CAN总线信号，接收模块(3-1)的RS-422总线数据信号输入端与第二监测控制模块(4)的数据信号输出端相连；接收模块(3-1)的第一指令信号输出端与指令发送模块(3-2)的第一指令信号输入端相连，接收模块(3-1)的第二控制信号输出输入端与组帧模块(3-3)的第一控制信号输入输出端相连，接收模块(3-1)的第三控制信号输出端与秒脉冲计时器模块(3-4)的第一控制信号输入端相连，指令发送模块(3-2)的第二时钟信号输入端与秒脉冲计时器模块(3-4)的时钟信号输出端相连，指令发送模块(3-2)的第三信号输入输出端与调度模块(3-5)的信号输出输入端相连，指令发送模块(3-2)的第四信号输入输出端与组帧模块(3-3)的第二信号输出输入端相连，组帧模块(3-3)的第三信号输出输入端与发送模块(3-6)的第一信号输入输出端相连，秒脉冲计时器模块(3-4)的第二时钟信号输入端用于接收外部GPS信号；调度模块(3-5)的调度信号输出端与发送模块(3-6)的第二调度信号输入端相连，发送模块(3-6)的数据信号输出输入端与外部控制模块的数据信号输入输出端相连。

9.基于权利要求8所述的小卫星多总线多通道通信监测装置的监测方法，其特征在于CAN总线接口组件(1)用于同时接收外部总线的六路CAN总线数据信号，并将接收到的六路CAN总线数据信号经过隔离处理后分别发送给第一监测控制模块(3)；第一监测控制模块(3)将接收到的六路CAN总线数据信号进行组帧后通过LVDS信号转换接口模块(5)发送给外部控制模块；所述第一监测控制模块(3)将接收到的六路CAN总线数据信号组帧发送的过程包括以下几个步骤：

步骤A1：系统上电初始化复位；

步骤A2：等待接收系统来自嵌入式控制器自检命令；当接收到系统自检命令时，发送自检成功信号并进入步骤A3；

步骤A3：等待接收LVDS信号转换接口模块(5)发送的使能信号，当接收到LVDS信号转换接口模块(5)发送的使能信号时，进入步骤A4；

步骤A4：等待接收CAN总线数据，当接收到CAN总线数据时，记录当前时间信息并进入步骤A5；

步骤A5：延时一个通信周期500ms或2s后记录本通信周期内数据长度，CAN错误信息，并向调度模块(3-5)发送请求发送指令；

步骤A6：检测发送模块(3-6)发送通道是否空闲；当检测到发送模块(3-6)发送通道空闲时，进入步骤A7；

步骤A7：检测距上次发送的间隔时间，当检测距上次发送的间隔时间大于20ms时，进入步骤A8；

步骤A8：向调度模块(3-5)发出发送指令，清除指令发送模块(3-2)请求发送指令，将组帧模块(3-3)通道的数据和读命令通道切换到发送模块；

步骤A9：等待发送模块(3-6)接收发送指令，当发送模块(3-6)接收到发送指令时，进入步骤A10；

步骤A10：组帧模块(3-3)读取该通道数据长度，并计算总长度；以及发送帧头、地址、时间信息及CAN总线错误信息；

步骤A11：组帧模块(3-3)发送计算后的数据总长度，发送通道号，发送给发送模块(3-6)；

步骤A12：发送模块(3-6)从组帧模块(3-3)读取数据并向LVDS信号转换接口模块(5)发送数据；

步骤A13：检测本通信周期内数据发送情况，当检测到本通信周期内数据发送完毕时，进入步骤A14，当检测到本通信周期内数据没有发送完毕，返回步骤A12；

步骤A14：发送帧尾，本通信周期内数据发送完毕。2.在此处键入权利要求项2。

10.基于权利要求8所述的小卫星多总线多通道通信监测装置的监测方法，其特征在于RS-422总线接口组件(2)用于同时接收外部总线的十二路RS-422总线数据信号，并将接收到的RS-422总线数据信号进行电平转换后发送给第二监测控制模块(4)；第二监测控制模块(4)将接收到的十二路RS-422总线数据信号发送给第一监测控制模块(3)；所述第一监测控制模块(3)将接收到的十二路RS-422总线数据信号组帧发送的过程包括以下几个步骤：

步骤B1：系统上电初始化复位；

步骤B2：等待接收系统来自嵌入式控制器自检命令；当接收到系统自检命令时，发送自检成功信号并进入步骤B3；

步骤B3：等待接收LVDS信号转换接口模块(5)发送的使能信号，当接收到LVDS信号转换接口模块(5)发送的使能信号时，进入步骤B4；

步骤B4：等待接收RS-422总线数据，当接收到RS-422总线数据时，记录当前时间信息并进入步骤B5；

步骤B5：延时一个通信周期500ms或2s后记录本通信周期内数据长度，并向调度模块(3-5)发送请求发送指令；

步骤B6：发送模块(3-6)发送通道是否空闲；当检测到发送模块(3-6)发送通道空闲时，进入步骤B7；

步骤B7：检测距上次发送的间隔时间，当检测距上次发送的间隔时间大于20ms时，进入步骤B8；

步骤B8：向调度模块(3-5)发出发送指令，清除指令发送模块(3-2)请求发送指令，将组帧模块(3-3)通道的数据和读命令通道切换到发送模块；

步骤B9：等待发送模块(3-6)接收发送指令，当发送模块(3-6)接收到发送指令时，进入步骤B10；

步骤B10：组帧模块(3-3)读取该通道数据长度，并计算总长度；以及发送帧头、地址、时间信息；

步骤B11：组帧模块(3-3)发送计算后的数据总长度，发送通道号，发送给发送模块(3-6)；

步骤B12：发送模块(3-6)从组帧模块(3-3)读取数据并向LVDS信号转换接口模块(5)发送数据；

步骤B13：检测本通信周期内数据发送情况，当检测到本通信周期内数据发送完毕时，进入步骤B14，当检测到本通信周期内数据没有发送完毕，返回步骤B12；

步骤B14：发送帧尾，本通信周期内数据发送完毕。

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