CN111797042B - 一种基于微系统集成的统一接口架构及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于微系统集成的统一接口架构及工作方法，本发明针对卫星电子系统中常用的开关接口和总线接口，采用矩阵开关选择，通过在线配置单元和重构管理单元进行接口复用和智能化管理，通过微系统集成的方式实现统一的标准接口输出模块，实现对外接口的小型化、高密度、轻量化、可配置，减少了对外接口的复杂度，提高了卫星电子系统接口资源利用率。

Description

一种基于微系统集成的统一接口架构及工作方法
技术领域
本发明属于卫星电子系统领域，具体涉及一种基于微系统集成的统一接口架构及工作方法。
背景技术
通常的航天器内包含大量星载电子设备，电子设备内部电接口种类较多，通道数也随着功能日益复杂而急剧增加，通常不同接口采用各自的接口设计，针对同一接口通过增加接口电路数量的方式来实现较多的通道数，简单地说就是接口的堆叠，导致系统体积、重量的不断增加，同时也增加了发射成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于微系统集成的统一接口架构及工作方法，通过接口集成、接口复用、接口重构等实现对外接口的小型化、轻量化、智能化，提高了卫星电子系统接口资源利用率，降低了发射成本。
为了达到上述目的，一种基于微系统集成的统一接口架构，包括开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵，开关接口复用矩阵连接若干开关接口，总线接口复用矩阵连接若干总线接口，开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵均连接在线配置单元、重构管理单元和统一接口模块，在线配置单元通过以太网连接主机；
在线配置单元用于对电子设备的采集参数以及对数据进行预处理的类型进行远程在线配置，并对开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵的设置进行更新；
主机用于发送控制指令；
重构管理单元用于接收主机发送的控制指令，对开关接口和总线接口进行自检和诊断，对开关接口和总线接口进行通道配置、接口重构管理。
重构管理单元包括配置接口，配置接口连接接口重构管理模块，接口重构管理模块连接模拟量、数字量模块以及多总线模块，模拟量、数字量模块连接开关接口复用矩阵，多总线模块连接总线接口复用矩阵；
配置接口用于接收主机发送的控制指令，并转换为配置更改命令发送至对应的模拟量、数字量模块以及多总线模块；
模拟量、数字量模块用于根据配置更改命令对开关接口复用矩阵的配置进行更新；
多总线模块用于根据配置更改命令对总线接口复用矩阵的配置进行更新。
开关接口包括电平开关量输入、电平开关量输出、脉冲开关量输入和脉冲开关量输出的系统集成和接口复用。
总线接口包括1394总线、1553B总线、CAN总线、RS422总线、I2C总线和Spacewire总线的系统集成和接口复用。
一种基于微系统集成的统一接口架构的工作方法，在线配置单元对电子设备的采集参数以及对数据进行预处理的类型进行远程在线配置并对开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵的设置进行更新；
重构管理单元接收主机发送的控制指令，对开关接口和总线接口进行自检和诊断，对开关接口和总线接口进行通道配置、接口重构管理；
开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵根据在线配置单元更新的设置，或重构管理单元进行的通道配置、接口重构管理，实现不同开关接口和总线接口之间的切换。
重构管理单元的配置接口接收主机发送的控制指令，并转换为配置更改命令发送至对应的模拟量、数字量模块以及多总线模块，模拟量、数字量模块根据配置更改命令对开关接口复用矩阵的配置进行更新，多总线模块根据配置更改命令对总线接口复用矩阵的配置进行更新。
与现有技术相比，本发明针对卫星电子系统中常用的开关接口和总线接口，采用矩阵开关选择，通过在线配置单元和重构管理单元进行接口复用和智能化管理，通过微系统集成的方式实现统一的标准接口输出模块，实现对外接口的小型化、高密度、轻量化、可配置，减少了对外接口的复杂度，提高了卫星电子系统接口资源利用率。
本发明的方法通过在线配置单元和重构管理单元对开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵进行通道配置，实现接口集成、接口复用、接口重构等方式，解决了卫星电子系统接口种类不统一、接口模块不标准、接口通道利用率低的问题，提高了接口的资源利用率，使得电子系统重量、体积得到大幅减小。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的控制流程图；
图3为实施例的框架图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，一种基于微系统集成的统一接口架构，包括开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵，开关接口复用矩阵连接若干开关接口，总线接口复用矩阵连接若干总线接口，开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵均连接在线配置单元、重构管理单元和统一接口模块，在线配置单元通过以太网连接主机。
在线配置单元用于对电子设备的采集数据类型、采集频率、采集范围等参数以及对数据进行预处理的类型进行远程在线配置，并对开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵的设置进行更新。
主机用于发送控制指令。
重构管理单元借助以太网作为指令通道，用于接收主机发送的控制指令，采用自主重构算法对开关接口和总线接口进行自检和诊断，对开关接口和总线接口进行通道配置、接口重构管理，使得对外接口可交叉切换复用，提高资源利用效率。
重构管理单元包括配置接口，配置接口连接接口重构管理模块，接口重构管理模块连接模拟量、数字量模块以及多总线模块，模拟量、数字量模块连接开关接口复用矩阵，多总线模块连接总线接口复用矩阵。
配置接口用于接收主机发送的控制指令，并转换为配置更改命令发送至对应的模拟量、数字量模块以及多总线模块。
模拟量、数字量模块用于根据配置更改命令对开关接口复用矩阵的配置进行更新。
多总线模块用于根据配置更改命令对总线接口复用矩阵的配置进行更新。
接口复用矩阵通过FPGA设计的矩阵开关，用于切换各种数据接口输入和输出，对指定信号进行转接、传输和分配，借助开关系统的不同组合，可充分利用有限的接口，实现不同开关接口和总线接口之间的灵活路由。
开关接口包括电平开关量输入、电平开关量输出、脉冲开关量输入和脉冲开关量输出的系统集成和接口复用。
总线接口包括1394总线、1553B总线、CAN总线、RS422总线、I2C总线和Spacewire总线的系统集成和接口复用。
参见图2，一种基于微系统集成的统一接口架构的工作方法，在线配置单元对电子设备的采集参数以及对数据进行预处理的类型进行远程在线配置并对开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵的设置进行更新。
重构管理单元接收主机发送的控制指令，对开关接口和总线接口进行自检和诊断，对开关接口和总线接口进行通道配置、接口重构管理。
开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵根据在线配置单元更新的设置，或重构管理单元进行的通道配置、接口重构管理，实现不同开关接口和总线接口之间的切换。
重构管理单元的配置接口接收主机发送的控制指令，并转换为配置更改命令发送至对应的模拟量、数字量模块以及多总线模块，模拟量、数字量模块根据配置更改命令对开关接口复用矩阵的配置进行更新，多总线模块根据配置更改命令对总线接口复用矩阵的配置进行更新。
实施例：
参见图3，在某课题电子系统中使用了本发明的统一接口架构设计方法，采用统一接口标准模块实现电子设备之间的互连，通过标准以太网对统一接口模块进行配置、重构及复用管理，减少了设备对外接口的类型，可使电子系统重量降低30％，体积缩小40％,实现了电子系统的小型化、轻量化、智能化。

Claims (5)

1.一种基于微系统集成的统一接口架构，其特征在于，包括开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵，开关接口复用矩阵连接若干开关接口，总线接口复用矩阵连接若干总线接口，开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵均连接在线配置单元、重构管理单元和统一接口模块，在线配置单元通过以太网连接主机；
在线配置单元用于对电子设备的采集参数以及对数据进行预处理的类型进行远程在线配置，并对开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵的设置进行更新；
主机用于发送控制指令；
重构管理单元用于接收主机发送的控制指令，对开关接口和总线接口进行自检和诊断，对开关接口和总线接口进行通道配置、接口重构管理；
重构管理单元包括配置接口，配置接口连接接口重构管理模块，接口重构管理模块连接模拟量、数字量模块以及多总线模块，模拟量、数字量模块连接开关接口复用矩阵，多总线模块连接总线接口复用矩阵；
配置接口用于接收主机发送的控制指令，并转换为配置更改命令发送至对应的模拟量、数字量模块以及多总线模块；
模拟量、数字量模块用于根据配置更改命令对开关接口复用矩阵的配置进行更新；
多总线模块用于根据配置更改命令对总线接口复用矩阵的配置进行更新。
2.根据权利要求1所述的一种基于微系统集成的统一接口架构，其特征在于，开关接口包括电平开关量输入、电平开关量输出、脉冲开关量输入和脉冲开关量输出的系统集成和接口复用。
3.根据权利要求1所述的一种基于微系统集成的统一接口架构，其特征在于，总线接口包括1394总线、1553B总线、CAN总线、RS422总线、I2C总线和Spacewire总线的系统集成和接口复用。
4.权利要求1所述的一种基于微系统集成的统一接口架构的工作方法，其特征在于，开关接口复用矩阵和总线接口复用矩阵根据在线配置单元更新的设置，或重构管理单元进行的通道配置、接口重构管理，实现不同开关接口和总线接口之间的切换。
5.根据权利要求4所述的一种基于微系统集成的统一接口架构的工作方法，其特征在于，重构管理单元的配置接口接收主机发送的控制指令，并转换为配置更改命令发送至对应的模拟量、数字量模块以及多总线模块，模拟量、数字量模块根据配置更改命令对开关接口复用矩阵的配置进行更新，多总线模块根据配置更改命令对总线接口复用矩阵的配置进行更新。
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