CN105471494B - 一种星载智能传感器接口设备及其通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种星载智能传感器接口设备及其通信方法，本星载智能传感器接口设备连接于星载计算机与载荷设备之间，实现所述星载计算机与不同类别及型号的所述载荷设备间的通信，本星载智能传感器接口设备包括中央处理模块、设备接口模块和通信总线，设备接口模块和通信总线均连接于中央处理模块上，其中设备接口模块与所述载荷设备相连接，CAN通信模块通过CAN总线与所述星载计算机相连接。本发明还提供了该星载智能传感器接口设备的通信方法。本发明一种星载智能传感器接口设备及其通信方法，实现星载计算机对载荷设备的自动识别和控制，有效解决了不同类型星上载荷的可更换性问题，为缩短快速响应卫星的设计研发周期提供了有力支持。

Description

一种星载智能传感器接口设备及其通信方法

技术领域

本发明涉及一种星载智能传感器接口设备及其通信方法，特别涉及一种如何实现星载计算机对载荷设备(如星敏感器、陀螺、飞轮等)进行智能识别和控制的星载智能传感器接口设备及其具体通讯的方法。

背景技术

随着空间技术的发展，人类活动越来越依赖于各种卫星。面对突发事件，能否快速部署低成本卫星，以满足应急需求，已成空间系统能力的一个重要指标。然而由于空间系统缺乏必要的灵活性和轨道机动能力，快速响应能力有限，无法对空间系统进行及时的补充，卫星的制造成本和周期也在很大程度上制约了向太空发射载荷的质量和数量。因此对卫星技术模块化、易更换性、可扩展性的要求，构建低成本且具备快速响应能力的卫星平台的需求越来越强烈。

针对这一情况，有必要设计一种智能传感器接口设备，实现星载计算机与载荷设备的智能通信功能，为小卫星的快速研发、组装应用和载荷更换等应用提供基础。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种星载智能传感器接口设备及其通信方法。

为解决上述技术问题，本星载智能传感器接口设备连接于星载计算机与载荷设备之间，实现所述星载计算机与不同类别及型号的所述载荷设备间的通信，本星载智能传感器接口设备包括中央处理模块、设备接口模块和通信总线，设备接口模块和通信总线均连接于中央处理模块上，其中设备接口模块与所述载荷设备相连接，CAN通信模块通过CAN总线与所述星载计算机相连接。

进一步的，本星载智能传感器接口设备所述通信总线包括CAN通信模块和CAN总线，其中CAN通信模块连接在所述中央处理模块上，CAN总线连接所述CAN通信模块与星载计算机。

进一步的，本星载智能传感器接口设备还包括复位模块、实时时钟模块、电源管理模块和JTAG调试接口，所述复位模块、实时时钟模块、电源管理模块和JTAG调试接口均与所述中央处理模块相连接。

进一步的，本星载智能传感器接口设备所述电源管理模块连接有+5V电源，所述JTAG调试接口连接调试设备。

进一步的，本星载智能传感器接口设备所述中央处理模块包括中央处理芯片和储存器，其中所述中央处理芯片内设有CAN控制器。

进一步的，本星载智能传感器接口设备所述CAN通信模块内设有CAN收发器。

如此设计，中央处理控制模块通过中央处理器芯片内部CAN控制器与CAN通信模块的CAN收发器连接，用于接收和反馈星载计算机控制命令；JTAG调试接口及调试设备用于调试和烧写智能传感器接口设备程序；载荷设备接口模块用于实现中央处理控制模块与载荷设备的通信控制。中央处理芯片采用ATMEL公司的32位微控制器，型号为AT91SAM3X8C，AT91SAM3X8C单片机内置CAN控制器；CAN通信模块中采用CTM8251芯片，CTM8251是一款带隔离的通用CAN收发器芯片，它将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差动电平，实现智能传感器接口设备与星载计算机间通信。

本星载智能传感器接口设备的通信方法包括以下步骤，

步骤1)：将上述星载智能传感器与在和设备相连接，在星载智能传感器接口设备中烧入通信控制程序，写入载荷设备的类型、ID编号和电子数据表格；

步骤2)：将连接有载荷设备的星载智能传感器接口设备，与星载计算机通过CAN总线连接；

步骤3)：星载智能传感器接口设备检测载荷设备是否处于正常工作状态，确认设备正常工作后，然后向星载计算机发送握手请求信号；

步骤4)：双方握手通信成功后，星载智能传感器接口设备向星载计算机发送载荷设备的基于XML格式的电子数据表格；

步骤5)：星载计算机通过电子数据表格获取载荷设备的描述信息，完成对载荷设备的识别；

步骤6)：星载计算机根据载荷设备功能列表，向星载智能传感器接口设备发送控制命令，星载智能传感器接口设备将星载计算机的控制指令转发给载荷设备；载荷设备回复给星载智能传感器接口设备指令是否执行成功信息，星载智能传感器接口设备将指令执行消信息转发给星载计算机，自动完成对载荷设备控制。

作为优化，步骤3)中，当星载智能传感器接口设备监测到载荷设备故障或被移除时，星载智能传感器接口设备会向星载计算机发送设备访问超时信息。

作为优化，步骤4)中所述的电子数据表格信息，包括载荷设备类型、ID、功能列表、厂家、接口类型等信息。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过设置载荷的电子表格数据，将设备、设备类别、设备型号、设备控制功能等信息，发送给星载计算机，实现了星载计算机对不同类型载荷设备设备的识别问题；

2、星载计算机无需关心载荷设备的底层通信控制协议，只要根据电子数据表格列出的载荷设备功能，调用功能相关的API，即可实现与载荷设备的通信控制。

本发明一种星载智能传感器接口设备及其通信方法，将基于XML格式的电子数据表格存储于本星载智能传感器接口设备中，通过卫星总线通信，实现星载计算机对载荷设备的自动识别；将载荷的通信控制程序集成在星载智能传感器接口设备中，星载计算机可依据电子数据表格对载荷的功能描述，实现对载荷设备的控制功能，有效解决了不同类型星上载荷的可更换性问题，为缩短快速响应卫星的设计研发周期提供了有力支持。

附图说明

下面结合附图对本发明一种星载智能传感器接口设备及其通信方法作进一步说明：

图1是本星载智能传感器接口设备的结构线框图；

图2为本星载智能传感器接口设备通讯方法的通讯流程图。

图中：1-中央处理模块、2-复位模块、3-CAN通信模块、4-实时时钟模块、5-电源管理模块、6-设备接口模块、7-JTAG调试接口。

具体实施方式

如图1、2所示，本星载智能传感器接口设备连接于星载计算机与载荷设备之间，实现所述星载计算机与不同类别及型号的所述载荷设备间的通信，本星载智能传感器接口设备包括中央处理模块1、设备接口模块6和通信总线，设备接口模块6和通信总线均连接于中央处理模块上，其中设备接口模块6与所述载荷设备相连接，CAN通信模块通过CAN总线与所述星载计算机相连接。所述通信总线包括CAN通信模块3和CAN总线，其中CAN通信模块3连接在所述中央处理模块1上，CAN总线连接所述CAN通信模块3与星载计算机。本星载智能传感器接口设备还包括复位模块2、实时时钟模块4、电源管理模块5和JTAG调试接口7，所述复位模块2、实时时钟模块4、电源管理模块5和JTAG调试接口7均与所述中央处理模块1相连接。所述电源管理模块5连接有+5V电源，所述JTAG调试接口7连接调试设备。所述中央处理模块3包括中央处理芯片和储存器，其中所述中央处理芯片内设有CAN控制器。所述CAN通信模块3内设有CAN收发器。中央处理控制模块1通过中央处理器芯片内部CAN控制器与CAN通信模块3的CAN收发器连接，用于接收和反馈星载计算机控制命令；JTAG调试接口7及调试设备用于调试和烧写智能传感器接口设备程序；载荷设备接口模块6用于实现中央处理控制模块1与载荷设备的通信控制。中央处理芯片采用ATMEL公司的32位微控制器，型号为AT91SAM3X8C，AT91SAM3X8C单片机内置CAN控制器；CAN通信模块中采用CTM8251芯片，CTM8251是一款带隔离的通用CAN收发器芯片，它将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差动电平，实现智能传感器接口设备与星载计算机间通信。

本星载智能传感器接口设备的通信方法包括以下步骤，

步骤1)：将上述星载智能传感器与在和设备相连接，在星载智能传感器接口设备中烧入通信控制程序，写入载荷设备的类型、ID编号和电子数据表格；

步骤2)：将连接有载荷设备的星载智能传感器接口设备，与星载计算机通过CAN总线连接；

步骤3)：星载智能传感器接口设备检测载荷设备是否处于正常工作状态，确认设备正常工作后，然后向星载计算机发送握手请求信号；当星载智能传感器接口设备监测到载荷设备故障或被移除时，星载智能传感器接口设备会向星载计算机发送设备访问超时信息；

步骤4)：双方握手通信成功后，星载智能传感器接口设备向星载计算机发送载荷设备的基于XML格式的电子数据表格；所述的电子数据表格信息，包括载荷设备类型、ID、功能列表、厂家、接口类型等信息。

步骤5)：星载计算机通过电子数据表格获取载荷设备的描述信息，获取载荷设备类型、ID、厂家、接口类型等信息，完成对载荷设备的识别

步骤6)：星载计算机根据载荷设备功能列表，向星载智能传感器接口设备发送控制命令，星载智能传感器接口设备将星载计算机的控制指令转发给载荷设备；

步骤7)：载荷设备回复给星载智能传感器接口设备指令是否执行成功信息，星载智能传感器接口设备将指令执行消信息转发给星载计算机，自动完成对载荷设备控制。

上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种星载智能传感器接口设备，其连接于星载计算机与载荷设备之间，实现所述星载计算机与不同类别及型号的所述载荷设备间的通信，其特征是：本星载智能传感器接口设备包括中央处理模块(1)、设备接口模块(6)和通信总线，设备接口模块(6)和通信总线均连接于中央处理模块上，其中设备接口模块(6)与所述载荷设备相连接；通信总线包括CAN通信模块(3)和CAN总线，CAN通信模块(3)通过CAN总线与所述星载计算机相连接；在星载智能传感器接口设备烧入通信控制程序，写入载荷设备的类型、ID编号和电子数据表格；所述星载计算机和所述载荷设备建立通信前需要握手，双方握手通信成功后，星载智能传感器接口设备向星载计算机发送载荷设备的基于XML格式的电子数据表格，星载计算机通过电子数据表格获取载荷设备的描述信息，完成对载荷设备的识别。

2.根据权利要求1所述的星载智能传感器接口设备，其特征是：所述CAN通信模块(3)连接在所述中央处理模块(1)上，CAN总线连接所述CAN通信模块(3)与星载计算机。

3.根据权利要求2所述的星载智能传感器接口设备，其特征是：还包括复位模块(2)、实时时钟模块(4)、电源管理模块(5)和JTAG调试接口(7)，所述复位模块(2)、实时时钟模块(4)、电源管理模块(5)和JTAG调试接口(7)均与所述中央处理模块(1)相连接。

4.根据权利要求3所述的星载智能传感器接口设备，其特征是：所述电源管理模块(5)连接有+5V电源，所述JTAG调试接口(7)连接调试设备。

5.根据权利要求4所述的星载智能传感器接口设备，其特征是：所述中央处理模块(3)包括中央处理芯片和储存器，其中所述中央处理芯片内设有CAN控制器。

6.根据权利要求4所述的星载智能传感器接口设备，其特征是：所述CAN通信模块(3)内设有CAN收发器。

7.一种星载智能传感器接口设备的通信方法，其特征是：所述星载智能传感器接口设备为权利要求1至6任一所述的星载智能传感器接口设备，该方法包括以下步骤，

步骤1)：将所述星载智能传感器与在和设备相连接，在星载智能传感器接口设备中烧入通信控制程序，写入载荷设备的类型、ID编号和电子数据表格；

步骤2)：将连接有载荷设备的星载智能传感器接口设备，与星载计算机通过CAN总线连接；

步骤3)：星载智能传感器接口设备检测载荷设备是否处于正常工作状态，确认设备正常工作后，然后向星载计算机发送握手请求信号；

步骤4)：双方握手通信成功后，星载智能传感器接口设备向星载计算机发送载荷设备的基于XML格式的电子数据表格；

步骤5)：星载计算机通过所述电子数据表格获取载荷设备的描述信息，完成对载荷设备的识别；

步骤6)：星载计算机根据载荷设备功能列表，向星载智能传感器接口设备发送控制命令，星载智能传感器接口设备将星载计算机的控制指令转发给载荷设备；载荷设备回复给星载智能传感器接口设备指令是否执行成功信息，星载智能传感器接口设备将指令执行成功信息转发给星载计算机，自动完成对载荷设备控制。

8.根据权利要求7所述的星载智能传感器接口设备的通信方法，其特征是：步骤3)中，当星载智能传感器接口设备监测到载荷设备故障或被移除时，星载智能传感器接口设备会向星载计算机发送设备访问超时信息。

9.根据权利要求7所述的星载智能传感器接口设备的通信方法，其特征是：步骤4)中所述的电子数据表格信息，包括载荷设备类型、ID、功能列表、厂家、接口类型等信息。