一种星载标准化接口装置的制作方法

本发明涉及星载电子，尤其涉及一种星载标准化接口装置，用于对星载电子设备自身以及其它分系统多设备之间的通信。

背景技术：

1、中国的航天事业起步于20世纪五六十年代。1970年4月24日，第一颗人造地球卫星“东方红”1号在酒泉发射成功，中国成为世界上第五个发射为卫星的国家。自此，中国航天技术有了飞速发展，已经多次成功实现载人航空。由于太空环境的恶劣，以及航空技术本身的尖端性，航天器、卫星以及对应的星载设备的研制是个耗时且复杂的过程。通常一个大的项目需要很多不同的单位、部门合作协同完成。每一个项目从用户提出要求到总体设计、分系统设计，再到生产验证、分系统集成验证、系统集成验证，到最后的支付，都要经历2至3年甚至更长的时间，而这样长的研制周期无法满足日益增长的国际国内市场对卫星或航天器的需求。

2、为加快卫星及航天器的研制周期，借鉴综合先进商业电子系统的设计策略，对传统卫星及航天器的研制流程进行变革，需要建立一个有利于开放式系统实现的需求导向环境，采样模块化设计原则，定义关键的接口信息。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种星载标准化接口装置，旨在简化卫星研制流程，缩短卫星的研制周期。

2、为了达到上述目的，本发明提出一种星载标准化接口装置，包括若干数据通道，所述若干数据通道包括若干个数字io通道、oc输出指令通道和模拟量采集通道，所述星载标准化接口装置将各数据传输功能集成于所述若干数据通道中，所述星载标准化接口装置还包括：依次连接的总线通信模块、控制协调模块和并行通信模块；其中，

3、所述总线通信模块用于实现通信链路层、缓存、物理层、总线以及相应数据通道之间的数据通信；

4、所述并行通信模块用于实现上层数据通道id的解析以及将总线数据与上位机数据进行交互；

5、所述控制协调模块，用于协调各个模块、数据通道之间的时序关系和逻辑关系。

6、本发明的进一步技术方案是，所述总线通信模块包括接收器模块和发送器模块；

7、所述接收器模块包括接收子模块、解码子模块和解帧子模块；

8、所述接收器模块用于接收总线上传输过来的比特数据流，进行校验、解码、解帧后存入接收缓存器，供所述控制协调模块接收读取；

9、所述发送器模块包括发送子模块、编码子模块和组帧子模块；

10、所述发送器模块用于当总线空闲时，将来自所述控制协调模块的数据进行组帧、编码后发送出去，供相应总线节点接收读取。

11、本发明的进一步技术方案是，所述并行通信模块包括写操作模块、读操作模块和仲裁模块，用于实现接口与上位机的写操作、读操作以及协调管理读操作与写操作之间的冲突。

12、本发明的进一步技术方案是，所述控制协调模块根据若干数据通道不同的自主功能需求分别将各个数据通道设计成对应不同的功能单元，每一个数据通道对应一个功能单元，所述功能单元包括直接指令通道单元、控制执行通道单元、遥测遥控通道单元和模拟量采集通道单元。

13、本发明的进一步技术方案是，所述直接指令通道单元包括oc指令端口，用于对星载设备进行开关操作。

14、本发明的进一步技术方案是，所述直接指令通道单元是一种串转并直接指令译码装置，由于星上指令码组为32位，可以约定为第一个字节为设备码，第二个字节为指令码1，第三个字节为指令码2，第四个字节为校验码，这种编码方式能支持65536条并行指令输出。

15、本发明的进一步技术方案是，所述直接指令通道单元包括移位寄存器电路、第一级锁存器电路、eprom存储电路、门控电路、译码器电路、第二级锁存器电路和达林顿电路；

16、所述移位寄存器电路，设计了四个移位寄存器级联，每个移位寄存器都是8位输出的，其中，第一个移位寄存器的第8位数据输出管脚接第二个移位寄存器的数据输入管脚，第二个移位寄存器的第8位数据输出管脚接第三个移位寄存器的数据输入管脚，第三个移位寄存器的第8位数据输出管脚接第四个移位寄存器的数据输入管脚，从而完成32位串行输入数据转化为32位并行输出数据；每个移位寄存器具备自动复位功能，在上电的时候完成复位清零，从测控模块输出的32位串行数据，接入到移位寄存器的串行输入管脚，经过32个时钟信号后被移位到32位移位寄存器中；

17、所述第一级锁存器电路，在第一级锁存时钟信号上升沿时锁住32位移位寄存器里面的数据，锁存器使能为低电平时，d型锁存器同时输出32位并行数据，从而实现了串行数据转换为并行数据同时输出；

18、所述eprom存储电路，设计依据及原理如下：eprom存储电路是一次编程的只读存储器，在空间环境抗辐射性强，具有高可靠性。根据数据约定，在不同的地址里面烧录了约定的指令码；第一级锁存器电路输出的32位数据接入到eprom存储电路的地址线，在eprom存储电路的oe为电平时，eprom存储电路数据总线输出对应地址上的数据；

19、所述门控电路，指令码数据总线接到译码器的输入端，校验码数据总线接到门控电路的输入端，只有校验码正确的时候，门控电路输出低电平，使能译码器电路，译码器正常输出，否则译码器输出为高阻，从而达到校验的目的；

20、所述译码器电路，17个4-16译码器可以实现8-256译码器，译码器en为低电平时，译码器正常输出信号；

21、译码器来的并行数据输入到第二级锁存器电路的d输入管脚，在第二级锁存器电路锁存时钟上升沿时，d输入数据转移到q输出，当时钟处于高电平或低电平时，d输入对q输出没有影响；在第二级锁存器电路锁存时钟上升沿时，改变d输入高、低电平，实现q输出的高、低电平锁定；

22、所述第二级锁存电路和达林顿电路，第二级锁存器电路q输出的数据直接驱动后级的达林顿管，如果数据为高电平，则该条oc指令打开，驱动后级的功能模块，完成串行数据到并行直接指令的输出。

23、本发明的进一步技术方案是，各个数据通道具有功能复用特性，能通过简单的配置对各数据通道的通信特征以及通信内容进行选配。

24、本发明的进一步技术方案是，所述接口包括io端口，用于对设备的io状态进行检测和输出。

25、本发明的进一步技术方案是，通过所述接口能组成总线式拓扑网络，或者星型拓扑网络。

26、本发明星载标准化接口装置的有益效果是：

27、1、实施本发明星载标准化接口装置，星上各部件单机的接口形式被集成简化，真正地实现了单机的互换性，使批量生产和货架式产品采购成为可能。各系统单机之间的接口通过标准规范文件形式进行了规定，各部件单机产品可以实现电气接口零协调，大大简化研制流程，缩短了卫星的研制周期。

28、2、实施本发明星载标准化接口装置，可研制统一的电联试及地面测试设备，既大大缩短了集成、测试的时间，又可大大节约成本进一步，有利干机械、热接口的标准化，是航天器平台标准化的基础。同时，可方便地实施卫星平台与载荷、运载的集成、测试，为实现快速制造、快速发射莫定了基础。