CN107748727B - 航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口及其使用方法 - Google Patents

航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口及其使用方法，航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口包括权状态控制模块等，串行通信接口发送模块发送的数据经过串行通信接口接收模块及合路模块后实现交叉冗余完成两路串行数据收发，串行通信接口发送模块包括第一串行通信接口发送子模块和第二串行通信接口发送子模块，合路模块包括第一合路子模块和第二合路子模块。本发明航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口及其使用方法以纯硬件电路的设计方式实现了卫星产品间的高速可靠通信，交叉冗余有效隔离收发模块故障，设计简单，节省了卫星上产品的设计成本，减少了整星的资源占用。

Description

航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种通信接口及其使用方法，特别是涉及一种航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口及其使用方法。
背景技术
航天器产品具有发射入轨后不可维修的特点，必须一次成功，要求高可靠性和容错性，交叉冗余技术作为提高可靠性的重要手段之一广泛应用于航天器产品设计中。目前，航天器串行通信接口收发模块大量采用冗余设计，采用一对二、二对一收发模式，提高了串行通信的可靠性，但是收发模块的故障隔离性较差，未能实现交叉冗余，为了满足某航天器型号全局性串行通信接口高可靠性要求，进行了交叉冗余的高可靠串行通信接口设计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口及其使用方法，其以纯硬件电路的设计方式实现了卫星产品间的高速可靠通信，交叉冗余有效隔离收发模块故障，设计简单，节省了卫星上产品的设计成本，减少了整星的资源占用。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口，其包括权状态控制模块、串行通信接口发送模块、串行通信接口接收模块、合路模块、电平转换模块，串行通信接口发送模块发送的数据经过串行通信接口接收模块及合路模块后实现交叉冗余完成两路串行数据收发，串行通信接口发送模块包括第一串行通信接口发送子模块和第二串行通信接口发送子模块，合路模块包括第一合路子模块和第二合路子模块，第一串行通信接口发送子模块输出的数据由第一合路子模块和/或第二合路子模块接收，第二串行通信接口发送子模块输出的数据由第一合路子模块和/或第二合路子模块接收，权状态控制模块根据第一串行通信接口发送子模块和第二串行通信接口发送子模块的权(使能)状态控制接收串行通信接口发送模块的使能，电平转换模块实现对后级串行数据使用电路电平要求的转换。
优选地，所述串行通信接口接收模块包括第一串行通信接口接收子模块、第二串行通信接口接收子模块、第三串行通信接口接收子模块、第四串行通信接口接收子模块，第一串行通信接口接收子模块和第二串行通信接口接收子模块均与第一串行通信接口发送子模块相连，第三串行通信接口接收子模块和第四串行通信接口接收子模块都与第二串行通信接口发送子模块相连，串行通信接口接收模块的使能由权状态控制模块控制。
优选地，所述权状态控制模块的权状态与串行通信接口发送模块的权状态保持一致，权状态控制模块输出权状态控制信号实施对串行通信接口接收模块的使能控制。
优选地，所述合路模块采用简单的双输入与门电路或者或门电路，第一合路子模块和第二合路子模块根据串行通信接口接收模块使能无效截止输出时的固定电平状态，对合路模块的电路进行合路输出。
一种航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口的使用方法，其包括下列步骤：
步骤一，确定第一串行通信接口发送子模块和第二串行通信接口发送子模块的权状态，第一串行通信接口发送子模块权时则转步骤二，第二串行通信接口发送子模块权时则转步骤四；
步骤二，第二串行通信接口发送子模块无权截止，权状态控制模块输出权控制信号给串行通信接口接收模块，第一串行通信接口接收子模块和第二串行通信接口接收子模块使能有效输出，第三串行通信接口接收子模块和第四串行通信接口接收子模块使能无效截止；
步骤三，第一串行通信接口接收子模块通过第一合路子模块和电平转换模块输出串行通信数据，第二串行通信接口接收子模块通过第二合路子模块和电平转换模块输出串行通信数据；
步骤四，第一串行通信接口发送子模块无权截止，权状态控制模块输出权控制信号给串行通信接口接收模块，第三串行通信接口接收子模块和第四串行通信接口接收子模块使能有效输出，第一串行通信接口接收子模块和第二串行通信接口接收子模块使能无效截止；
步骤五，第三串行通信接口接收子模块通过第一合路子模块和电平转换模块输出串行通信数据，第四串行通信接口接收子模块通过第二合路子模块和电平转换模块输出串行通信数据。
本发明的积极进步效果在于：本发明航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口及其使用方法以纯硬件电路的设计方式实现了卫星产品间的高速可靠通信，交叉冗余有效隔离收发模块故障，设计简单，节省了卫星上产品的设计成本，减少了整星的资源占用。
附图说明
图1为本发明航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口及其使用方法的实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口包括权状态控制模块、串行通信接口发送模块、串行通信接口接收模块、合路模块、电平转换模块，串行通信接口发送模块发送的数据经过串行通信接口接收模块及合路模块后实现交叉冗余完成两路串行数据收发，串行通信接口发送模块包括第一串行通信接口发送子模块和第二串行通信接口发送子模块，合路模块包括第一合路子模块和第二合路子模块，第一串行通信接口发送子模块输出的数据由第一合路子模块和/或第二合路子模块接收，第二串行通信接口发送子模块输出的数据由第一合路子模块和/或第二合路子模块接收，权状态控制模块根据第一串行通信接口发送子模块和第二串行通信接口发送子模块的权(使能)状态控制接收串行通信接口发送模块的使能，电平转换模块实现对后级串行数据使用电路电平要求的转换。
串行通信接口接收模块包括第一串行通信接口接收子模块、第二串行通信接口接收子模块、第三串行通信接口接收子模块、第四串行通信接口接收子模块，第一串行通信接口接收子模块和第二串行通信接口接收子模块均与第一串行通信接口发送子模块相连，第三串行通信接口接收子模块和第四串行通信接口接收子模块都与第二串行通信接口发送子模块，串行通信接口接收模块的使能由权状态控制模块控制，当第一串行通信接口发送子模块权时，第一串行通信接口接收子模块和第二串行通信接口接收子模块使能有效输出，第三串行通信接口接收子模块和第四串行通信接口接收子模块使能无效截止；当第二串行通信接口发送子模块权时，第一串行通信接口接收子模块和第二串行通信接口接收子模块使能无效截止，第三串行通信接口接收子模块和第四串行通信接口接收子模块使能有效输出。
权状态控制模块的权状态与串行通信接口发送模块的权状态保持一致，权状态控制模块输出权状态控制信号实施对串行通信接口接收模块的使能控制。
合路模块采用简单的双输入与门电路或者或门电路，第一合路子模块和第二合路子模块根据串行通信接口接收模块使能无效截止输出时的固定电平状态，对合路模块的电路进行合路输出。
本发明航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口的使用方法包括下列步骤：
步骤一，确定第一串行通信接口发送子模块和第二串行通信接口发送子模块的权状态，第一串行通信接口发送子模块权时则转步骤二，第二串行通信接口发送子模块权时则转步骤四；
步骤二，第二串行通信接口发送子模块无权截止，权状态控制模块输出权控制信号给串行通信接口接收模块，第一串行通信接口接收子模块和第二串行通信接口接收子模块使能有效输出，第三串行通信接口接收子模块和第四串行通信接口接收子模块使能无效截止；
步骤三，第一串行通信接口接收子模块通过第一合路子模块和电平转换模块输出串行通信数据，第二串行通信接口接收子模块通过第二合路子模块和电平转换模块输出串行通信数据；
步骤四，第一串行通信接口发送子模块无权截止，权状态控制模块输出权控制信号给串行通信接口接收模块，第三串行通信接口接收子模块和第四串行通信接口接收子模块使能有效输出，第一串行通信接口接收子模块和第二串行通信接口接收子模块使能无效截止；
步骤五，第三串行通信接口接收子模块通过第一合路子模块和电平转换模块输出串行通信数据，第四串行通信接口接收子模块通过第二合路子模块和电平转换模块输出串行通信数据。
在具体实施例中，发送模块A(第一串行通信接口发送子模块)实现串行数据A路输出，发送模块B(第二串行通信接口发送子模块)实现串行数据B路输出，接收模块AA(第一串行通信接口接收子模块)、AB(第二串行通信接口接收子模块)接收发送模块A的串行数据输入，接收模块BA(第三串行通信接口接收子模块)、BB(第四串行通信接口接收子模块)接收发送模块B的串行数据输入，合路模块A(第一合路子模块)与接收模块AA、BA相连，合路输出A路串行通信数据，实现串行接口发送模块A、发送模块B对串行接口接收数据A的交叉，合路模块B(第二合路子模块)与接收模块AB、BB相连，合路输出B路串行通信数据，实现串行接口发送模块A、发送模块B对串行接口接收数据B的交叉，电平转换模块将合路模块A输出的A路串行通信数据进行电平转换，电平转换模块将合路模块B输出的B路串行通信数据进行电平转换，权状态控制模块与发送模块、接收模块分别相连，其跟随发送模块的权状态，并输出权状态控制信号实施对接收模块的使能控制。
与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：
一，本发明通过引入权状态控制并巧妙进行交叉冗余设计实现航天器产品间的高速可靠串行通信，有效隔离收发模块故障，大大提高航天器通信的可靠性；
二，由于采取上述的技术方案，可通过纯硬件电子线路的设计方式实现，具有产品设计简化、节约航天器资源的特点。
综上所述，本发明航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口及其使用方法以纯硬件电路的设计方式实现了卫星产品间的高速可靠通信，交叉冗余有效隔离收发模块故障，设计简单，节省了卫星上产品的设计成本，减少了整星的资源占用。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口，其特征在于，其包括权状态控制模块、串行通信接口发送模块、串行通信接口接收模块、合路模块、电平转换模块，串行通信接口发送模块发送的数据经过串行通信接口接收模块及合路模块后实现交叉冗余完成两路串行数据收发，串行通信接口发送模块包括第一串行通信接口发送子模块和第二串行通信接口发送子模块，合路模块包括第一合路子模块和第二合路子模块，第一串行通信接口发送子模块输出的数据由第一合路子模块和/或第二合路子模块接收，第二串行通信接口发送子模块输出的数据由第一合路子模块和/或第二合路子模块接收，权状态控制模块根据第一串行通信接口发送子模块和第二串行通信接口发送子模块的权状态控制接收串行通信接口发送模块的使能，电平转换模块实现对后级串行数据使用电路电平要求的转换；
所述串行通信接口接收模块包括第一串行通信接口接收子模块、第二串行通信接口接收子模块、第三串行通信接口接收子模块、第四串行通信接口接收子模块，第一串行通信接口接收子模块和第二串行通信接口接收子模块均与第一串行通信接口发送子模块相连，第三串行通信接口接收子模块和第四串行通信接口接收子模块均与第二串行通信接口发送子模块相连，串行通信接口接收模块的使能由权状态控制模块控制。
2.如权利要求1所述的航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口，其特征在于，所述权状态控制模块的权状态与串行通信接口发送模块的权状态保持一致，权状态控制模块输出权状态控制信号实施对串行通信接口接收模块的使能控制。
3.如权利要求1所述的航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口，其特征在于，所述合路模块采用简单的双输入与门电路或者或门电路，第一合路子模块和第二合路子模块根据串行通信接口接收模块使能无效截止输出时的固定电平状态，对合路模块的电路进行合路输出。
4.一种航天器用高可靠交叉冗余串行通信接口的使用方法，其特征在于，其包括下列步骤：
步骤一，确定第一串行通信接口发送子模块和第二串行通信接口发送子模块的权状态，第一串行通信接口发送子模块权时则转步骤二，第二串行通信接口发送子模块权时则转步骤四；
步骤二，第二串行通信接口发送子模块无权截止，权状态控制模块输出权控制信号给串行通信接口接收模块，第一串行通信接口接收子模块和第二串行通信接口接收子模块使能有效输出，第三串行通信接口接收子模块和第四串行通信接口接收子模块使能无效截止；
步骤三，第一串行通信接口接收子模块通过第一合路子模块和电平转换模块输出串行通信数据，第二串行通信接口接收子模块通过第二合路子模块和电平转换模块输出串行通信数据；
步骤四，第一串行通信接口发送子模块无权截止，权状态控制模块输出权控制信号给串行通信接口接收模块，第三串行通信接口接收子模块和第四串行通信接口接收子模块使能有效输出，第一串行通信接口接收子模块和第二串行通信接口接收子模块使能无效截止；
步骤五，第三串行通信接口接收子模块通过第一合路子模块和电平转换模块输出串行通信数据，第四串行通信接口接收子模块通过第二合路子模块和电平转换模块输出串行通信数据。
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