CN203554492U - 控制器局域网总线智能接口装置及一种卫星 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种控制器局域网总线智能接口装置以及采用该智能接口装置的卫星。控制器局域网总线智能接口装置包括数据接口单元、I/O处理单元、配置单元以及CAN总线接口；数据接口单元包括多种数据接口，用于与卫星内部相应单机进行交互；I/O处理单元分别与数据接口单元及CAN总线接口相连，用于与数据接口单元进行接口数据的交互处理，并完成与CAN总线接口的总线信号的转换；配置单元与I/O处理单元相连，用于为各单机申请地址、配置地址、上载电子数据单；CAN总线接口分别与I/O处理单元及CAN总线连接，用于通过I/O处理单元与各单机信息交互，及通过CAN总线与星务计算机信息交互。

Description

控制器局域网总线智能接口装置及一种卫星

技术领域

本实用新型涉及计算机接口交互和卫星电子系统领域，尤其涉及一种应用于微小卫星CAN总线能即插即用的控制器局域网总线智能接口装置及采用该智能接口装置的卫星。

背景技术

现代微小卫星具有任务单一、可快速检测和快速发射等特点，逐步广泛应用于通信、导航、遥感、空间科学试验、深空探测等方面，对未来航天领域的发展起到了重要的作用。目前，微小卫星由于内部单机众多、采购渠道复杂，通常会装备由不同厂家研制的众多不同的单机，每个单机均具有不同种类和数量的遥控指令、遥测信号以及数据接口格式等，使得卫星需要经过较长的计算机接口配置过程和电子系统定制化设计过程，难以实现统一即插即用标准。

控制器局域网（Controller Area Network，简称 CAN）总线是由德国Bosch公司在20世纪80年代初提出的一种串行通信网络协议，具有实时性好、可靠性高、抗干扰能力强等航天领域所认可的优势，已经广泛应用到航天领域中。但是，现有的卫星为满足每个任务的特定需求，卫星系统及各分系统单机高度定制，所有CAN单机节点必须预先配置，不支持即插即用，无法实现自适应配置。中国专利201010586767.9提出了一种基于SOC的微型信息处理模块，但是该模块主要是利用系统级芯片技术，设计一种以减小体积、质量等为主的功能集成模块，不具备直接将各种单机变为即插即用设备能力。

因此，为了提高卫星电子系统的智能自适应性、可扩展能力、通用性及快速研发和配置效率，迫切需要研发一种能够支持即插即用的智能接口模块，实现卫星计算机对不同的单机设备的自适应配置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的不足，提供一种自适应扩展能力强、快速集成度高、应用于微小卫星CAN总线即插即用的控制器局域网总线智能接口装置，能够与卫星电子系统中的各种单机连接，实现模拟信号、数字信号、异步串口信号、同步串口信号与CAN总线信息的转换。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种控制器局域网总线智能接口装置，包括数据接口单元、I/O处理单元、配置单元以及CAN总线接口；所述数据接口单元包括多种数据接口，所述多种数据接口用于与卫星内部相应单机进行交互；所述I/O处理单元分别与所述数据接口单元以及CAN总线接口相连，用于与所述数据接口单元进行接口数据的交互处理，并完成与所述CAN总线接口的总线信号的转换；所述配置单元与所述I/O处理单元相连，用于为各单机申请地址、配置地址、上载电子数据单；所述CAN总线接口分别与所述I/O处理单元以及外部CAN总线连接，用于通过I/O处理单元与各单机进行信息交互，以及通过CAN总线与星务计算机进行信息交互。

进一步，所述数据接口单元包括模拟信号接口、数字信号接口、同步串口以及异步串口的至少其中之一；所述模拟信号接口一端与卫星内部模拟信号接口单机的模拟信号接口连接，用于从所述模拟信号接口单机读取单机模拟信号以及向所述模拟信号接口单机发送相应的模拟信号指令，另一端通过模/数转换器以及数/模转换器与所述I/O处理单元构成回路，实现与所述I/O处理单元的通讯；所述数字信号接口一端与卫星内部数字信号接口单机的数字信号接口连接，用于从所述数字信号接口单机读取单机数字信号以及向所述数字信号接口单机发送相应的数字信号指令，另一端与所述I/O处理单元连接，实现与所述I/O处理单元的通讯；所述同步串口一端与卫星内部同步串口单机的同步串口连接，用于从所述同步串口单机读取单机同步串口信号以及向所述同步串口单机发送相应的同步串口信号指令，另一端与所述I/O处理单元连接，实现与所述I/O处理单元的通讯；所述异步串口一端与卫星内部异步串口单机的异步串口连接，用于从所述异步串口单机读取单机异步串口信号以及向所述异步串口单机发送相应的异步串口信号指令，另一端与所述I/O处理单元连接，实现与I/O处理单元的通讯。

本实用新型的另一目的在于，提供一种基于CAN总线的卫星，各单机通过连接智能接口装置接入卫星的CAN总线网络时，现场不需要进行系统手动配置，能够实现即插即用，能够实现星务计算机对各个单机设备的自适应识别、配置、通讯，能够确保卫星具有即插即用的快速集成能力。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种卫星，采用CAN总线，所述卫星包括多个本实用新型所述的控制器局域网总线智能接口装置，卫星内部各单机分别与一所述控制器局域网总线智能接口装置的数据接口单元相连，所有所述控制器局域网总线智能接口装置的CAN总线接口均与所述CAN总线连接，所述CAN总线与星务计算机相接，各单机通过所述控制器局域网总线智能接口装置与所述CAN总线通讯。

本实用新型的优点在于：控制器局域网总线智能接口装置能够与卫星电子系统中的各种单机连接，实现模拟信号、数字信号、异步串口信号、同步串口信号与CAN总线信息的转换；各单机通过连接控制器局域网总线智能接口装置接入卫星的CAN总线网络时，现场不需要进行系统手动配置，能够实现即插即用。解决了目前基于CAN总线的卫星对各个单机无法自适应扩展和快速集成配置问题，能够实现星务计算机对各个单机设备的自适应识别、配置、通讯，能够确保卫星具有即插即用的快速集成能力。

附图说明

图1，本实用新型所述控制器局域网总线智能接口装置的架构示意图；

图2，本实用新型所述卫星的网络架构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的控制器局域网总线智能接口装置以及采用该智能接口装置的卫星的具体实施方式做详细说明。

首先结合附图给出本实用新型所述控制器局域网总线智能接口装置具体实施方式。

附图1所示是本具体实施方式所述控制器局域网总线智能接口装置的架构示意图，

所述控制器局域网总线智能接口装置10包括数据接口单元11、I/O处理单元12、配置单元13以及CAN总线接口14。

所述数据接口单元11包括多种数据接口，所述多种数据接口用于与卫星内部相应单机进行交互。所述数据接口单元11包括模拟信号接口101、数字信号接口102、同步串口103以及异步串口104的至少其中之一。

所述模拟信号接口101一端与卫星内部模拟信号接口单机（图1中未示出）的模拟信号接口连接，用于从所述模拟信号接口单机读取单机模拟信号以及向所述模拟信号接口单机发送相应的模拟信号指令，另一端通过模/数转换器108以及数/模转换器109与所述I/O处理单元12构成回路，实现与所述I/O处理单元12的通讯。

所述数字信号接口102一端与卫星内部数字信号接口单机（图1中未示出）的数字信号接口连接，用于从所述数字信号接口单机读取单机数字信号以及向所述数字信号接口单机发送相应的数字信号指令，另一端与所述I/O处理单元连接，实现与所述I/O处理单元的通讯。

所述同步串口103一端与卫星内部同步串口单机（图1中未示出）的同步串口连接，用于从所述同步串口单机读取单机同步串口信号以及向同步串口单机发送相应的同步串口信号指令，另一端与所述I/O处理单元12连接，实现与所述I/O处理单元12的通讯。

所述异步串口104一端与卫星内部异步串口单机（图1中未示出）的异步串口连接，用于从所述异步串口单机读取单机异步串口信号以及向所述异步串口单机发送相应的异步串口信号指令，另一端与所述I/O处理单元12连接，实现与I/O处理单元12的通讯。

所述I/O处理单元12分别与所述数据接口单元11以及CAN总线接口14相连，用于与所述数据接口单元11进行接口数据的交互处理，I/O处理单元12能够读取模拟信号接口101、数字信号接口102、同步串口103、异步串口104的数据，获取相应单机的状态信号，并向这些接口发送相应的指令信号；I/O处理单元12同时用于完成与所述CAN总线接口14的总线信号的转换，即通过CAN总线接口14向总线网络发送数据，并从总线上接收指令，并通过数据接口单元11发出指令信号。

所述配置单元13与所述I/O处理单元12相连，用于为各单机申请地址、配置地址、上载电子数据单，并将地址配置信息反馈给I/O处理单元12。

所述CAN总线接口14分别与所述I/O处理单元12以及外部CAN总线（图1中未示出）连接，用于通过I/O处理单元12与各单机进行信息交互，以及通过CAN总线与星务计算机进行信息交互。

通过本实用新型提供的控制器局域网总线智能接口装置实现星务计算机对各个单机设备的自适应识别、配置、通讯，能够确保卫星具有即插即用的快速集成能力。

接下来结合附图给出本实用新型所述卫星的具体实施方式。附图2所示是本具体实施方式所述卫星的网络架构图，所述卫星采用CAN总线22，其包括多个附图1所述的控制器局域网总线智能接口装置10，卫星内部各单机21（如图所示微小卫星内部的推进系统单机、姿控执行单机、有效载荷单机等）分别与一所述控制器局域网总线智能接口装置10（即图中所示智能接口装置10）的数据接口单元11相连，所有所述智能接口装置10的CAN总线接口14均与所述CAN总线22连接，所述CAN总线22与星务计算机23相接，各单机21通过智能接口装置10与所述CAN总线22通讯。

本实用新型提供的卫星具体工作过程如下：

（1）在星务计算机23和各单机21断电情况下，将每个单机与智能接口装置10中数据接口单元11的相应数据接口相连接（例如，若该单机为模拟信号接口，则与数据接口单元11的模拟信号接口101连接；若该单机为数字信号接口，则与数据接口单元11的数字信号接口102连接；若该单机为同步串口，则与数据接口单元11的同步串口103连接；若该单机为异步串口，则与数据接口单元11的异步串口104连接），所有的智能接口装置10的CAN总线接口14均与同一个CAN总线22连接。

（2）星务计算机23和各单机21依次通电，进入单机自动识别和地址配置过程。智能接口装置10的配置单元13为各单机21自动申请地址、配置地址、上载电子数据单，并将地址配置信息反馈给I/O处理单元12。

（3）I/O处理单元12分别通过模/数转换器108、数字信号接口102、同步串口103、异步串口104采集的相应单机状态信号，通过CAN总线接口14向CAN总线22网络发送数据，并从CAN总线22上接收指令，然后分别通过数/模转换器109、数字信号接口102、同步串口103、异步串口104发出指令信号。

（4）卫星进入正常工作模式，通过智能接口装置10实现各单机21与CAN总线22的通讯。

本实用新型解决了目前基于CAN总线的卫星对各单机无法自适应扩展和快速集成配置问题，能够实现星务计算机对各单机设备的自适应识别、配置、通讯，能够确保卫星具有即插即用的快速集成能力。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种控制器局域网总线智能接口装置，其特征在于，包括数据接口单元、I/O处理单元、配置单元以及CAN总线接口； 

所述数据接口单元包括多种数据接口，所述多种数据接口用于与卫星内部相应单机进行交互； 

所述I/O处理单元分别与所述数据接口单元以及CAN总线接口相连，用于与所述数据接口单元进行接口数据的交互处理，并完成与所述CAN总线接口的总线信号的转换； 

所述配置单元与所述I/O处理单元相连，用于为各单机申请地址、配置地址、上载电子数据单； 

所述CAN总线接口分别与所述I/O处理单元以及外部CAN总线连接，用于通过I/O处理单元与各单机进行信息交互，以及通过CAN总线与星务计算机进行信息交互。

2.根据权利要求1所述的控制器局域网总线智能接口装置，其特征在于，所述数据接口单元包括模拟信号接口、数字信号接口、同步串口以及异步串口的至少其中之一； 

所述模拟信号接口一端与卫星内部模拟信号接口单机的模拟信号接口连接，用于从所述模拟信号接口单机读取单机模拟信号以及向所述模拟信号接口单机发送相应的模拟信号指令，另一端通过模/数转换器以及数/模转换器与所述I/O处理单元构成回路，实现与所述I/O处理单元的通讯； 

所述数字信号接口一端与卫星内部数字信号接口单机的数字信号接口连接，用于从所述数字信号接口单机读取单机数字信号以及向所述数字信号接口单机发送相应的数字信号指令，另一端与所述I/O处理单元连接，实现与所述I/O处理单元的通讯； 

所述同步串口一端与卫星内部同步串口单机的同步串口连接，用于从所述同步串口单机读取单机同步串口信号以及向所述同步串口单机发送相应的同步串口信号指令，另一端与所述I/O处理单元连接，实现与所述I/O处理单元的通讯； 

所述异步串口一端与卫星内部异步串口单机的异步串口连接，用于从所述异步串口单机读取单机异步串口信号以及向所述异步串口单机发送相应的异步串口信号指令，另一端与所述I/O处理单元连接，实现与I/O处理单元的通讯。

3.一种卫星，采用CAN总线，其特征在于，所述卫星包括多个权利要求1～2任意一项所述的控制器局域网总线智能接口装置，卫星内部各单机分别与一所述控制器局域网总线智能接口装置的数据接口单元相连，所有所述控制器局域网总线智能接口装置的CAN总线接口均与所述CAN总线连接，所述CAN总线与星务计算机相接，各单机通过所述控制器局域网总线智能接口装置与所述CAN总线通讯。

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