CN109542063A - 一种综合接口控制设备及星载综合电子系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种综合接口控制设备，作为星载综合电子系统的综合电子管理单元和星载综合电子系统中的各单机数据交互的中转接口，包括：母板；综合处理模块，综合处理模块被配置为接收综合电子管理单元发送的遥控指令包以及遥测采集指令包，遥控指令包包括程控指令包，综合处理模块被配置为根据程控指令包以路由选通的方式向单机发送程控指令；综合处理模块还被配置为接收单机的遥测信息，综合处理模块将各单机的遥测信息打包成遥测信息包发送至综合电子管理单元；配电模块，被配置为对各单机进行配电控制和大电流的指令驱动控制，综合处理模块根据程控指令包解析后向配电模块发送OC指令；电源模块，电源模块对母板提供工作电源。

Description

一种综合接口控制设备及星载综合电子系统
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种综合接口控制设备及星载综合电子系统。
背景技术
现有的星载综合电子产品采用标准化模块进行拼装的方式，集成度底，导致产品的重量和尺寸增大，子系统与综合电子系统间会有大量的电缆，且不易整理。对于系统内的单机状态控制来说，单个标准化模块无法满足系统内单机或功能模块的不同需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种综合接口控制设备及星载综合电子系统，该综合接口控制设备能够对系统内单机或功能模块进行集中控制和管理，集成度高、体积小、重量轻。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种综合接口控制设备，应用于星载综合电子系统，作为所述星载综合电子系统的综合电子管理单元和所述星载综合电子系统中的各单机数据交互的中转接口，包括：
母板；
综合处理模块，设于所述母板上，所述综合处理模块被配置为接收所述综合电子管理单元发送的遥控指令包以及遥测采集指令包，所述遥控指令包包括程控指令包，所述综合处理模块被配置为根据所述程控指令包以路由选通的方式向所述单机发送程控指令或OC指令；所述综合处理模块还被配置为接收所述单机的遥测信息，响应于所述遥测采集指令包，所述综合处理模块将各所述单机的所述遥测信息打包成遥测信息包发送至所述综合电子管理单元；
配电模块，被配置为对各所述单机进行配电控制和大电流的指令驱动控制，所述综合处理模块还被配置为所述程控指令包解析后向所述配电模块发送所述OC指令；
电源模块，所述配电模块还对所述电源模块进行供电，所述电源模块对所述母板提供工作电源。
根据本发明一实施例，所述综合处理模块包括：
第一串口通信单元、第二串口通信单元、FPGA芯片、指令驱动芯片、数据缓存芯片；
其中，
所述遥控指令包以及所述遥测采集指令包经所述第一串口通信单元发送至所述FPGA芯片；所述FPGA芯片被配置为解析所述程控指令包，并根据各所述单机的标识以路由选通的方式向所述第二串口通信单元发送解析出的所述程控指令，所述第二串口通信单元将所述程控指令发送至各所述单机；
所述FPGA芯片还被配置为解析所述程控指令包，并选通所述指令驱动芯片发送解析出的所述OC指令，所述指令驱动芯片还将所述OC指令发送至所述配电模块；
所述第二串口通信单元被配置为接收各所述单机的遥测信息，并发送至所述FPGA芯片，所述数据缓存芯片被配置为缓存所述FPGA芯片接收的所述遥测信息；
所述FPGA芯片还被配置为响应于所述遥测采集指令包，将所述数据缓存芯片中缓存的所述遥测信息打包成所述遥测信息包发送至所述综合电子管理单元；
所述FPGA芯片还被配置为响应于所述遥测信息包发送至所述综合电子管理单元，所述FPGA芯片向所述第二串口通信单元发送所述遥测采集指令包中的遥测采集指令，所述第二串口通信单元向各所述单机转所述遥测采集指令。
根据本发明一实施例，所述配电模块包括若干继电器和NMOS管，所述继电器用于对所述单机的配电输出，所述NMOS管用于提供大电流的指令驱动，所述FPGA芯片还被配置为根据所述程控指令包功能识别码选通指令驱动芯片向所述继电器或所述NMOS管发送所述OC指令，所述OC指令用于控制所述继电器的通断。
根据本发明一实施例，所述综合处理模块还包括A/D转换芯片，所述A/D转换芯片连接有若干模拟门，所述FPGA芯片还被配置为控制所述模拟门的选通；
所述模拟门用于接收所述单机发送的模拟量形式的所述遥测信息。
根据本发明一实施例，所述第一串口通信单元包括第一串口接收芯片以及第一串口发送芯片；所述第二串口通信单元包括第二串口接收芯片以及第二串口发送芯片。
一种星载综合电子系统，包括上述的综合接口控制设备。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
1)本发明一实施例中的综合接口控制设备被配置为接收综合电子管理单元发送的遥控指令包以及遥测采集指令包，该综合接口控制设备对系统内单机或功能模块进行遥控以及采集各单机的遥测信息，实现了对系统内单机或功能模块的集中控制和管理，相对于现有标准化模块进行拼装的方式，集成度更高、体积更小、重量更轻。
2)本发明一实施例中的遥控指令包包括程控指令包以及OC指令包，综合接口控制设备通过以路由选通的方式向后端单机发送程控指令可实现对不同单机差异化的控制，能够满足不同单机的需求；综合处理模块还被配置为根据程控指令包解析后向配电模块发送OC指令，OC指令可控制配电模块中继电器或MOS管的通断，通过控制继电器的通断能够控制系统内各单机的配电，通过控制MOS管的通断，能够驱动外部机构或功放开关类设备。
附图说明
图1为本发明一实施例的综合接口控制设备框图；
图2为本发明一实施例的综合处理模块框图；
图3为本发明一实施例的遥控指令数据处理流程图；
图4为本发明一实施例的遥测数据处理流程图；
附图标记：
1：母板；
2：综合处理模块；201：第一串口通信单元；2011：第一串口接收芯片；2012：第一串口发送芯片；202：第二串口通信单元；2021：第二串口接收芯片；2022：第二串口发送芯片；203：FPGA芯片；204：指令驱动芯片；205：数据缓存芯片；206：A/D转换芯片；207：模拟门；
3：配电模块；4：电源模块；
5：综合电子管理单元；6：单机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种综合接口控制设备及星载综合电子系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
实施例1
参看图1，一种综合接口控制设备，应用于星载综合电子系统，作为星载综合电子系统的综合电子管理单元和星载综合电子系统中的各单机数据交互的中转接口，包括：母板；综合处理模块，设于母板上，综合处理模块被配置为接收综合电子管理单元发送的遥控指令包以及遥测采集指令包，遥控指令包包括程控指令包，综合处理模块被配置为根据程控指令包以路由选通的方式向单机发送程控指令或OC指令；综合处理模块还被配置为接收单机的遥测信息，响应于遥测采集指令包，综合处理模块将各单机的遥测信息打包成遥测信息包发送至综合电子管理单元；配电模块，被配置为对各单机进行配电控制和大电流的指令驱动控制，综合处理模块还被配置为程控指令包解析后向配电模块发送OC指令；电源模块，配电模块还对电源模块进行供电，电源模块对母板提供工作电源。
可以理解，综合处理模块负责系统内数据包的调度，各类程控指令(遥控指令)接收与发送，各类遥测数据的接收与发送；本实施例中的综合接口控制设备被配置为接收综合电子管理单元发送的遥控指令包以及遥测采集指令包，该综合接口控制设备对系统内单机或功能模块进行遥控以及采集各单机的遥测信息，实现了对系统内单机或功能模块的集中控制和管理，相对于现有标准化模块进行拼装的方式，集成度更高、体积更小、重量更轻。具体来讲，本发明实施例中的遥控指令包包括程控指令包以及OC指令包，综合接口控制设备通过以路由选通的方式向单机发送程控指令可实现对不同单机差异化的控制，能够满足不同单机的需求；综合处理模块还被配置为根据OC指令包以路由选通的方式向配电模块发送OC指令，OC指令可控制配电模块控制系统内各单机的配电。
具体地，母板(主板)作为设备内部各模块间共用通道，用于二次供电和信号的板间传输；控制配电模块可负责系统内各单机的配电控制与大电流的指令驱动输出；电源模块用于产生本设备工作所需的二次电源；电源模块中的一次供电输入来自于控制配电模块的直供电，该供电可通过外部接插件相互连接，外部一次供电经电源转换后，可输出+5V、±12V二次电源，为设备内各模块供电。
进一步地，综合处理模块包括：第一串口通信单元、第二串口通信单元、FPGA芯片、指令驱动芯片、数据缓存芯片；其中，遥控指令包以及遥测采集指令包经第一串口通信单元发送至FPGA芯片；FPGA芯片被配置为解析程控指令包，并根据各单机的标识以路由选通的方式向第二串口通信单元发送解析出的程控指令，第二串口通信单元将程控指令发送至各单机；FPGA芯片还被配置为解析程控指令包，并选通指令驱动芯片发送解析出的OC指令，指令驱动芯片还将OC指令发送至所述配电模块；第二串口通信单元被配置为接收各单机的遥测信息，并发送至FPGA芯片，数据缓存芯片被配置为缓存FPGA芯片接收的遥测信息；FPGA芯片还被配置为响应于遥测采集指令包，将数据缓存芯片中缓存的遥测信息打包成遥测信息包发送至综合电子管理单元；FPGA芯片还被配置为响应于遥测信息包发送至综合电子管理单元，FPGA芯片向第二串口通信单元发送遥测采集指令包中的遥测采集指令，第二串口通信单元向各单机转遥测采集指令。具体地，第一串口通信单元包括第一串口接收芯片以及第一串口发送芯片；第二串口通信单元包括第二串口接收芯片以及第二串口发送芯片。第一串口接收芯片可接收遥控指令包以及遥测采集指令包，第一串口发送芯片可用于发送遥测采集包；第二串口接收芯片可用于接收单机的遥测信息，第二串口发送芯片可用于发送程控指令。
进一步地，综合处理模块还包括A/D转换芯片，A/D转换芯片连接有若干模拟门，FPGA芯片还被配置为根据各单机的标识以路由选通的方式控制模拟门的通断；模拟门用于接收单机发送的模拟量的遥测信息。可以理解，单机发送的遥测信息可以为数字量，也可以为模拟量，当为模拟量时，A/D转换芯片在FPGA芯片控制下将模拟量转换成数字量，并存入数据缓存芯片。
进一步地，配电模块包括若干继电器，继电器用于对单机的配电输出，FPGA芯片还被配置为根据继电器的标识以路由选通的方式向继电器发送OC指令，OC指令用于控制继电器的通断。控制配电模块还包含若干线性稳压器、若干电平反向芯片，若干NMOS管；线性稳压器用于提供10V电源输出；电平反向芯片用于将综合处理模块产生的内部OC指令进行反向以控制NMOS管通断，NMOS管可实现最大工作电流10A的驱动电流以驱动系统内的机构或功放开关类设备。
下面是遥控指令数据处理信息的流程。
图3为本发明一实施例的遥控指令数据处理信息的流程图，所述FPGA接收综合电子系统发来的若干指令包，对包中的数据区有效数据按字进行和校验，若正确，返回校验数据0xD2D2，若错误，则弃包，同时返回校验数据0x2D2D。指令包由包头和数据区构成，包头含有下一级模块或单机的路由信息和数据域的字节长度信息，数据区中包含指令发送延时信息和功能识别信息以及指令数据，所述FPGA依次识别包头信息(APID)，数据区中的延时信息和功能识别信息后，将指令包按各单机标识分别存入所述的数据缓存芯片中，然后按规定时延路由分发指令包至所述设备功能模块或通过串口发送至系统内各单机。
根据功能识别信息的不同，具体的指令数据为两种类型：OC指令和程控指令，每一类指令数据区有所不同。例如，指令应用数据区格式如下：
上述数据域中：
a)OC指令的功能标识指定为0x0000，延时发送时间支持实时发送或最大10分钟的延时发送，发送路数最大支持64路端口，指令脉冲宽度最大可支持255ms；该类型指令由综合处理模块的FPGA在接收到指令包，解析后选通输出。
b)程控指令的功能标识指定为0x000A，指令数据最大支持N个字(Word)的发送；
c)指令数据区最后两字节为16比特的和校验数据，该数据由数据区中的所有数据按字异或后得到，用来在接收指令包时判断收包或弃包操作。
图4为本发明一实施例的遥测数据处理信息流程图，所述FPGA识别到遥测请求包后，先从所述数据缓存芯片依次读取系统内各单机遥测数据，并按照单机标识更新包头信息后顺序发送至综合电子系统；所述FPGA在完成遥测数据发送后，将遥测请求包群发至系统内各单机，然后接收系统内各单机的遥测返回数据，并存入所述数据缓存芯片进行数据更新，等待下一次的遥测请求。
实施例2
一种星载综合电子系统，包括上述的综合接口控制设备。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种综合接口控制设备，其特征在于，应用于星载综合电子系统，作为所述星载综合电子系统的综合电子管理单元和所述星载综合电子系统中的各单机数据交互的中转接口，包括：
母板；
综合处理模块，设于所述母板上，所述综合处理模块被配置为接收所述综合电子管理单元发送的遥控指令包以及遥测采集指令包，所述遥控指令包包括程控指令包，所述综合处理模块被配置为根据所述程控指令包以路由选通的方式向所述单机发送程控指令或OC指令；所述综合处理模块还被配置为接收所述单机的遥测信息，响应于所述遥测采集指令包，所述综合处理模块将各所述单机的所述遥测信息打包成遥测信息包发送至所述综合电子管理单元；
配电模块，被配置为对各所述单机进行配电控制和大电流的指令驱动控制，所述综合处理模块还被配置为所述程控指令包解析后向所述配电模块发送所述OC指令；
电源模块，所述配电模块还对所述电源模块进行供电，所述电源模块对所述母板提供工作电源。
2.如权利要求1所述的综合接口控制设备，其特征在于，所述综合处理模块包括：
第一串口通信单元、第二串口通信单元、FPGA芯片、指令驱动芯片、数据缓存芯片；
其中，
所述遥控指令包以及所述遥测采集指令包经所述第一串口通信单元发送至所述FPGA芯片；所述FPGA芯片被配置为解析所述程控指令包，并根据各所述单机的标识以路由选通的方式向所述第二串口通信单元发送解析出的所述程控指令，所述第二串口通信单元将所述程控指令发送至各所述单机；
所述FPGA芯片还被配置为解析所述程控指令包，并选通所述指令驱动芯片发送解析出的所述OC指令，所述指令驱动芯片还将所述OC指令发送至所述配电模块；
所述第二串口通信单元被配置为接收各所述单机的遥测信息，并发送至所述FPGA芯片，所述数据缓存芯片被配置为缓存所述FPGA芯片接收的所述遥测信息；
所述FPGA芯片还被配置为响应于所述遥测采集指令包，将所述数据缓存芯片中缓存的所述遥测信息打包成所述遥测信息包发送至所述综合电子管理单元；
所述FPGA芯片还被配置为响应于所述遥测信息包发送至所述综合电子管理单元，所述FPGA芯片向所述第二串口通信单元发送所述遥测采集指令包中的遥测采集指令，所述第二串口通信单元向各所述单机转所述遥测采集指令。
3.如权利要求2所述的综合接口控制设备，其特征在于，所述配电模块包括若干继电器和NMOS管，所述继电器用于对所述单机的配电输出，所述NMOS管用于提供大电流的指令驱动，所述FPGA芯片还被配置为根据所述程控指令包功能识别码选通指令驱动芯片向所述继电器或所述NMOS管发送所述OC指令，所述OC指令用于控制所述继电器的通断。
4.如权利要求3所述的综合接口控制设备，其特征在于，所述综合处理模块还包括A/D转换芯片，所述A/D转换芯片连接有若干模拟门，所述FPGA芯片还被配置为控制所述模拟门的选通；
所述模拟门用于接收所述单机发送的模拟量形式的所述遥测信息。
5.如权利要求2所述的综合接口控制设备，其特征在于，所述第一串口通信单元包括第一串口接收芯片以及第一串口发送芯片；所述第二串口通信单元包括第二串口接收芯片以及第二串口发送芯片。
6.一种星载综合电子系统，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的综合接口控制设备。
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