CN201878164U - 基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种控制装置，具体是指一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置。所述发射控制装置，包括安装于机箱底板的若干个发射控制模块，主控计算机，与主控计算机和发射控制模块相连的以太网总线交换机；所述机箱底板具有多个分配了插槽序号的插槽；若干个发射控制模块包括连接到底板上的GPIO接口，所述GPIO接口接收底板插槽的插槽序号作为所在发射控制模块的IP地址，所述发射控制模块还包括双冗余以太网控制器。该发射控制装置通过为其内部的发射控制模块配置IP地址，增加了可容纳的发射控制模块数，简化了系统的复杂度，因使用以太网通信，使发射控制模块不必与主控计算机安装在一个物理空间，安装更为灵活。

Description

基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种控制装置，具体是指一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置。

背景技术

目前发射控制模块通过计算机局部总线与主控计算机模块通信，接收控制设备的指令，完成对被发射设备供电、电池激活、启动状态等的控制。如果在一个发射控制单元内配置多个发射控制模块，则会受到总线资源的限制无法实现，例如最多可配置8至10个发射控制模块。因此，对于控制多个被发射设备的情况，就需要配置多个发射控制设备，使得控制系统的复杂度、维护难度、故障概率相应增加。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种扩展灵活、配置简单、可靠性高的基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置。

本实用新型的技术方案如下：

.一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，包括安装于机箱底板的若干个发射控制模块，向发射控制模块发出命令并接收返回信号的主控计算机，与主控计算机和发射控制模块相连的以太网总线交换机；其中：所述机箱底板具有多个分配了插槽序号的插槽；所述若干个发射控制模块具有相同结构，包括PowerPC处理器、外部存储器、可编程逻辑控制器和连接到底板上的GPIO接口，所述GPIO接口接收底板插槽的插槽序号作为所在发射控制模块的IP地址，所述发射控制模块还包括双冗余以太网控制器。

如上所述的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，其中：所述双冗余以太网控制器使用两片Intel 82551IT控制器。

如上所述的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，其中：所 述底板插槽的插槽序号通过插槽的n个插针接低电平或高电平获得。

如上所述的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，其中：发射控制的接口还包括1553B接口、RS-422接口、光隔开关量接口。

如上所述的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，其中：所述1553B接口，选用BU61580S3处理器。

如上所述的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，其中：所述RS-422接口选用TL16C554I。

如上所述的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，其中：所述PowerPC处理器选用具有64位数据总线、32位地址总线，工作频率达到400MHz的MPC8245。

本实用新型的效果是：

1.本实用新型的突出特点是使用双冗余以太网络接口代替传统的计算机局部总线与主控计算机模块通信。由于网络设备在构建中以IP地址来作为设备标识，在目前通用的IPV4协议中，C类网络中可有254个IP地址可供使用，B类网络有65534个IP地址可供使用，A类网络有16777214个IP地址可供使用，例如使用C类地址，要控制40个被控设备，则可以用本实用新型的方法设置40个IP地址，每个模块都可以互换。这样就使在一个发射控制单元内配置发射控制模块的数量大大增加，简化了系统的复杂度，由于使用以太网通信，也使得发射控制模块不必与主控计算机安装在一个物理空间，使其物理安装更为灵活。

2.由底板设置槽位ID号(设置GPIO初始值)，由智能发射控制模块读取了GPIO的ID号后，为智能发射控制模块设置独立的IP地址，使得智能发射控制模块具有通用性，发射控制模块的IP地址分配只取决于底板设置，所以各个模块之间可实现完全替代更换，无需修改软件程序，可在现场随时更换，增强了系统的可靠性、维护性。

3.采用双冗余网络总线代替了传统的计算机局部总线与主控计算机模块通信，使发射控制模块不受主机资源和结构限制，可扩展性强；双冗余网络接口设计，主机程序实时监控网络连接状态，当1路网络连接故障时，自 动快速切换到备用连接，确保连接可靠、高效。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置示意图；

图2为发射控制模块的硬件示意图；

图3为发射控制模块IP地址配置流程图；

图4为发射控制模块的双冗余网络切换流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置进行介绍：

如图1所示，一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，包括安装于机箱底板的若干个发射控制模块，向发射控制模块发出命令并接收返回信号的主控计算机，与主控计算机和发射控制模块相连的以太网总线交换机。

主控计算机通过双冗余以太网接口连接到以太网交换机上。以太网交换机具有10M/100M自适应交换能力的二层交换机。发射控制机箱底板上除了主控计算机插槽外，还有多个发射控制模块插槽，每个模块插槽具有不同插槽序号，序号的分配通过插槽的多个插针接通不同的电平值来实现。即插针连接上拉电阻到电源(则该地址位为1)或下拉电阻到地(则该地址位为0)，本实施例中使用8个插针，即可最多装配2⁸个发射控制模块；也可以使用更多个插针，若使用n个插针，则最多装配2ⁿ个发射控制模块。以太网总线交换机为通用设备，是本领域技术人员的公知常识。

如图2所示，所述发射控制模块包括高性能PowerPC处理器MPC8245，具有64位数据总线、32位地址总线，工作频率可达到400MHz。具有66MHz，32位的PCI总线接口，方便与PCI总线接口或外扩PCI设备。具有高速SDRAM外设接口，支持容量最大2GB。外部存储器接口可支持FLASH、ROM等存储外设。所选存储器包括SDRAM存储器、FLASH存储器、ROM存储 器，其中SDRAM存储器作为系统内存，操作系统时用来存储系统的临时变量和临时数据；FLASH存储器用来存储操作系统及重要需要保存的数据；ROM存储器存放系统启动引导程序。

所述发射控制模块采用双冗余以太网控制器，可选用两片Intel 82551IT控制器，具有10M/100M网络自适应能力，兼容IEEE 802.3x和IEEE 802.1y标准，支持的以太网IP协议包括TCP、UDP、IPV4，32位PCI总线接口。

为了使发射控制模块具有较好的兼容性和扩展性，使用RS-422接口控制器，作为备用的通信接口，可选用TL16C554I，可工作在16MHz速率，达到1M波特率，内部有16字节FIFO缓冲器，三态输出信号。

除RS-422接口外，还选用光隔开关量输入输出电路，该部分电路由两片82C55芯片连接PowerPC的局部总线，其中1片82C55作为开关量输入部分转换电路，另一片82C55作为开关量输出转换电路。每片82C55将局部总线信号扩展为3路8位的并行输入/输出端口，每一位输入输出端口再连接到光电隔离耦合器上，输入部分电路光耦选用的是TLP521-4，输出部分光耦选用的是KP5010。

1553B总线接口处理器，选用BU61580S3处理器，能实现1M1553B总线接口处理功能，支持BC/MT/RT三种模式，内部8KB双向数据缓冲RAM，支持自动BC重发机制，单独电源供电和双电源供电两种方式可选。

GPIO接口连接到底板上，GPIO接口接收底板插槽的插槽序号，来实现多个发射控制模块IP地址配置，GPIO接口是由PowerPC处理器MPC8245的GPIO端口引脚引出实现的；当智能发射控制模块插到机箱底板时，GPIO接口就与底板的插槽连通，获得其插槽序号。

使用可编程逻辑器件来控制PowerPC处理器的工作，可编程逻辑器件可选用CPLD器件EPM3256。可编程逻辑器件主要功能包括：(1)为PowerPC处理器提供复位信号，将PCI网络接口的中断信号转换发送给PowerPC处理 器；(2)产生RS-422串口的复位信号、片选信号，处理串口的中断信号；(3)产生开关量输入输出电路82C55的复位、片选、控制端使能信号；(4)为BU61580总线接口电路提供地址、数据、控制、复位信号，接收中断信号。

智能发射控制模块IP地址配置过程如图3所示，步骤1，在机箱内设置各个智能发射控制模块槽位的插槽序号；步骤2，为机箱加电，启动BootRom引导程序，加载Vxworks系统；步骤3，为加载系统内各个组件的驱动程序，对各个外设进行初始化；步骤4，PowerPC处理器从GPIO端口读取所在槽位的GPIO值(即插槽序号)；步骤5，根据读取的GPIO值设置本模块的IP地址。例如GPIO值为“00000001”，则设置本智能发射控制模块的IP地址为“192.1.200.1”，若GPIO值为“00000010”，则设置本智能发射控制模块的IP地址为“192.1.200.2”，以此类推；步骤6，启动网络切换任务，为网卡建立TCP/IP协议栈；步骤7，启动系统任务，监听网络接口，等待主控计算机发送的命令和信息，对接收的命令和信息进行解析，根据主控计算机与发射控制模块间的协议，对接口模块进行操作，本实施例的接口模块包括图2中所示的RS-422接口、开关量输入输出接口、1553B总线接口。

如图4所示，双冗余网络切换的流程如下：

步骤1，将一块网卡设置为当前活动网卡，首先为第一块网卡加载TCP/IP协议；其次设置网卡子网掩码；再设置网卡的IP地址。

步骤2，PowerPC处理器启动网络切换任务。

步骤3，PowerPC处理器读取当前网卡的链路状态，并判断链路是否正常。对于网卡链路连接状态的好坏，是通过网卡的网络链路状态指示位来判断的，具体是指网卡82551芯片中的状态寄存器中的Register1寄存器，它的各个位的定义如下：

高字节

CAP T4

CAP TXF

CAP TXH

CAP TF

CAP TH

Reserved

Reserved

Reserved

只读

只读

只读

只读

只读

只读

只读

只读

Bit15

Bit14

Bit13

Bit12

Bit11

Bit10

Bit9

Bit8

低字节

Reserved

CAP SUPR

ANEG ACK

REM FLT

CAP ANEG

LINK

JAB

EXREG

只读

只读

只读

只读

只读

只读，

只读

只读

Bit7

Bit6

Bit5

Bit4

Bit3

Bit2

Bit1

Bit0

读取当前网卡的链路状态，即为读取寄存器Bit2位“LINK”。

步骤4，对读取的链路状态信息进行判断。如果寄存器Bit2位“LINK”的值是“1”表示链路状态好，“0”表示无效的链路。程序读取该位，判断该位值是否为1，就可以判断网络连接的好坏了。如果链路好，就继续等待进行下一次判断；如果链路连接无效，则执行切换程序步骤5至步骤7。

步骤5，去掉当前网卡的TCP/IP协议。

步骤6，设置备份网卡为当前活动网卡。

步骤7，对当前活动网卡进行IP地址设置。

本实用新型提出的基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置通过各个发射控制模块的GPIO接口读取发射控制模块所在插槽的插槽序号，发射控制模块的PowerPC处理器再根据插槽序号配置本模块的以太网IP地址，简化了系统的复杂度，也使得发射控制模块不必与主控计算机安装在一个物理空间，使其物理安装更为灵活。

双冗余网络接口在工作时，只有一个网口处于激活状态，另一网口处于热备份状态，在故障发生时，网络切换软件自动检查出网络故障，启动切换程序，将网络连接自动切换到备用网口上。在Vxworks实时嵌入式系统中，以往的切换时间要求是切换时间不大于90毫秒，经过测试本实用新型的双冗余网络切换时间可以达到10毫秒以内。完全可以满足发射控制系统的实时性要求。

Claims (7)

1.一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，包括安装于机箱底板的若干个发射控制模块，向发射控制模块发出命令并接收返回信号的主控计算机，与主控计算机和发射控制模块相连的以太网总线交换机；其特征在于：所述机箱底板具有多个分配了插槽序号的插槽；所述若干个发射控制模块具有相同结构，包括PowerPC处理器、外部存储器、可编程逻辑控制器和连接到底板上的GPIO接口，所述GPIO接口接收底板插槽的插槽序号作为所在发射控制模块的IP地址，所述发射控制模块还包括双冗余以太网控制器。

2.根据权利要求1所述的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，其特征在于：所述双冗余以太网控制器使用两片Intel 82551IT控制器。

3.根据权利要求1所述的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，其特征在于：所述底板插槽的插槽序号通过插槽的n个插针接低电平或高电平获得。

4.根据权利要求1所述的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，其特征在于：发射控制模块的接口还包括1553B接口、RS-422接口、光隔开关量接口。

5.根据权利要求4所述的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，其特征在于：所述1553B接口，选用BU61580S3处理器。

6.根据权利要求4所述的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，其特征在于：所述RS-422接口选用TL16C554I。

7.根据权利要求1所述的一种基于双冗余网络的嵌入式智能发射控制装置，其特征在于：所述PowerPC处理器选用具有64位数据总线、32位地址总线，工作频率达到400MHz的MPC8245。 

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