星载数据采集控制技术研究

论文摘要

新一代星载综合电子系统将会在可靠性和功耗方面做出改进,星载数据单元在综合电子系统中承担绝大部分业务数据的收发,其可靠性必须得到保证；星载数据单元在工作时,不是所有的模块都处于工作状态,那些处于不工作状态的模块却一直处于供电状态,以至于功耗的增加。课题的设计目的就是通过采用双主控和双工作总线的方式来提高可靠性；通过对各个功能模块电源供给的控制来减小功耗。在星载数据单元原理样机的设计方案中,系统的主要结构设计为控制部分加外设功能模块部分。控制部分主要由单片机加接口芯片(FPGA)构成,外设功能模块部分主要包含1553B总线接口模块、RS485总线接口模块、星载同步串行总线接口模块、256路模拟量通道选择模块、48路遥控指令译码输出模块等。系统的硬件结构包含了3块功能电路板和1块底板,3块功能电路板含有上述的功能电路,其中2块含有主控电路,3块功能电路板之间电气信号的连接通过底板实现。目前,已经完成了星载数据单元原理样机的研制和功能调试,预期设计的功能得到验证并已实现,说明预期设计的双主控双总线和减小功耗的方案可行。设计中星载数据单元接收1553B主控总线或备份总线的命令,可以控制外设功能模块的电源供给,在模块不工作时断掉其电源,实现功耗的降低；同时接收1553B主控总线或备份总线的命令还可以实现对工作总线的切换；接收上位机的主控模块选择信号来切换主控模块,通过这种备份的设计来增强可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题目的
• 1.3 课题意义和应用
• 1.4 关键技术
• 1.5 论文章节安排
• 2 星载数据单元系统组成
• 2.1 系统组成
• 2.2 电源与通信功能板对外接口
• 2.3 遥测采集功能板对外接口
• 2.4 遥控指令功能板对外接口
• 3 总线协议
• 3.1 1553B总线简介
• 3.1.1 1553B总线历史与应用
• 3.1.2 1553B总线特征
• 3.1.3 1553B总线系统结构
• 3.1.4 消息字
• 3.1.5 消息格式
• 3.2 RS485总线简介
• 3.2.1 RS485总线的历史及由来
• 3.2.2 RS485数据传输的EIA标准
• 3.3 星载同步串行总线
• 4 星载数据单元硬件设计
• 4.1 遥测采集功能板的硬件结构
• 4.1.1 256路模拟量通道选择模块硬件设计
• 4.1.2 A/D转换模块硬件设计
• 4.1.3 电源管理模块硬件设计
• 4.1.4 接口芯片硬件设计
• 4.1.5 主控模块硬件设计
• 4.2 遥控指令功能板的硬件结构
• 4.2.1 48路指令译码模块硬件设计
• 4.2.2 星载同步串行模块硬件设计
• 4.3 电源通信功能板的硬件结构
• 4.3.1 1553B接口模块硬件设计
• 4.3.2 RS485接口模块硬件设计
• 4.3.3 继电器模块硬件设计
• 5 星载数据单元软件设计
• 5.1 系统初始化
• 5.2 接口芯片自检
• 5.3 1553B数据处理
• 5.4 中断请求处理
• 6 系统测试与结果分析
• 6.1 遥控指令板的48路指令输出测试
• 6.2 遥测采集板的256路模拟信号测试
• 6.3 ML数据输出测试
• 6.4 SSI数据接收测试
• 6.5 DS数据采集测试
• 6.6 内总线切换测试
• 6.7 状态数据采集测试
• 6.8 BU-61580数据接收测试
• 7 结论
• 参考文献
• 附录A SDU系统功能板
• 附录B SDU系统测试板
• 在学研究成果
• 致谢