一種星載綜合電子自適應(yīng)數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)及通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種星載綜合電子自適應(yīng)數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)及通信方法，屬于總線通信技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于總線具有數(shù)據(jù)傳輸效率高、可靠性高、便于系統(tǒng)集成等特點(diǎn)，在星載綜合電子 系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)總線技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，總線已經(jīng)成為星載綜合電子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān) 鍵中間件。星載計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)總線與各個(gè)下位機(jī)構(gòu)成一套分布式星載數(shù)據(jù)系統(tǒng)。通過(guò)數(shù) 據(jù)總線，星載計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)指令數(shù)據(jù)的分發(fā)與遙測(cè)參數(shù)的收集，并對(duì)各個(gè)下位機(jī)進(jìn)行控制與 狀態(tài)監(jiān)視。
[0003] 按照不同的總線速率，綜合電子數(shù)據(jù)總線分為兩個(gè)等級(jí)，高速數(shù)據(jù)總線一般作為 一級(jí)數(shù)據(jù)總線，提供整星級(jí)數(shù)據(jù)流的傳輸；低速數(shù)據(jù)總線一般作為二級(jí)數(shù)據(jù)總線，提供單機(jī) 內(nèi)部模塊的數(shù)據(jù)傳輸，或者向衛(wèi)星平臺(tái)或載荷部分設(shè)備提供低速的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。
[0004] 目前，星載綜合電子數(shù)據(jù)總線存在以下3個(gè)問(wèn)題：1、總線自適應(yīng)能力不足、總線通 用性較差，數(shù)據(jù)總線的架構(gòu)設(shè)計(jì)面向的是一個(gè)互聯(lián)既定的通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)總線僅適應(yīng)于固 定數(shù)量的終端接入，若總線在此狀態(tài)下增加或者減少任何一個(gè)終端設(shè)備都會(huì)導(dǎo)致星載計(jì)算 機(jī)軟件的設(shè)計(jì)更改；2、總線數(shù)據(jù)交互機(jī)制不夠靈活，星載計(jì)算機(jī)按照預(yù)先設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)交互 方式與下位機(jī)進(jìn)行通信，各個(gè)下位機(jī)的數(shù)據(jù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址與尋址范圍都是提前約定 好并固化于星載軟件當(dāng)中的，而不是動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新的，因此，當(dāng)前數(shù)據(jù)總線架構(gòu)不能適用于 下位機(jī)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化的應(yīng)用場(chǎng)景；3、總線數(shù)據(jù)采集與控制周期不可動(dòng)態(tài)修改，為固定周期 值，無(wú)法滿足參數(shù)采集與指令閉環(huán)控制周期自適應(yīng)調(diào)整的需求。在當(dāng)前總線架構(gòu)設(shè)計(jì)狀態(tài) 下，星載計(jì)算機(jī)只能按照固定的周期去采集各個(gè)下位機(jī)的遙測(cè)參數(shù)，按照固定的控制周期 向下位機(jī)發(fā)送指令數(shù)據(jù)，而各個(gè)下位機(jī)數(shù)據(jù)采集與指令控制周期在衛(wèi)星發(fā)射與運(yùn)行的各 個(gè)階段卻有著不同的頻度需求，例如衛(wèi)星轉(zhuǎn)移軌道及衛(wèi)星位置保持期間，控制與推進(jìn)分系 統(tǒng)需要能夠?qū)崿F(xiàn)較快的參數(shù)采集與指令閉環(huán)控制；衛(wèi)星在軌測(cè)試期間，轉(zhuǎn)發(fā)器、天線分系統(tǒng) 需要能夠?qū)崿F(xiàn)較快的參數(shù)采集與指令控制；衛(wèi)星地影期間，衛(wèi)星供配電分系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)較 快的參數(shù)采集與指令控制，而當(dāng)前總線架構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)法滿上述服務(wù)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題為：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種星載綜合電子自適應(yīng)數(shù) 據(jù)總線系統(tǒng)及通信方法，解決綜合電子數(shù)據(jù)總線自適應(yīng)能力不足、通用性差、數(shù)據(jù)交互機(jī)制 與總線任務(wù)周期不靈活等問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)方案為：一種星載綜合電子自適應(yīng)數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的通信方法， 步驟如下：
[0007] (1)定義星上總線系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)總線、總線控制端和多個(gè)總線終端；多個(gè)總線終 端通過(guò)數(shù)據(jù)總線電纜連接到總線控制端；總線終端內(nèi)部裝訂終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表；總線控制端 內(nèi)部裝訂終端接入狀態(tài)表；
[0008] 總線控制端是總線上所有任務(wù)的主控端，是所有總線數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的發(fā)起者，總 線終端設(shè)備（RT1-RTN)是掛接在數(shù)據(jù)總線上的網(wǎng)絡(luò)從節(jié)點(diǎn)，設(shè)定每一個(gè)總線終端設(shè)備只 有一個(gè)唯一的物理地址，該物理地址用M個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)表示，每個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)為0或1，終端數(shù)量 N = 2M-2,，物理地址的M個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)全"0"與全" 1"的地址保留；
[0009] (2)設(shè)定終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表，包括：應(yīng)答信息、任務(wù)動(dòng)態(tài)標(biāo)識(shí)、遙測(cè)標(biāo)識(shí)、指令標(biāo)識(shí)、 指令緩沖標(biāo)識(shí)、遙測(cè)數(shù)據(jù)信息、指令數(shù)據(jù)信息；應(yīng)答信息，用于總線控制端與總線終端的握 手，總線控制端預(yù)先設(shè)置的應(yīng)答信息與總線終端中的應(yīng)答信息相同；任務(wù)動(dòng)態(tài)標(biāo)識(shí)，表明當(dāng) 前終端是否會(huì)動(dòng)態(tài)更新終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表；遙測(cè)標(biāo)識(shí)，表明當(dāng)前終端是否需要遙測(cè)采集，包括 有遙測(cè)業(yè)務(wù)和無(wú)遙測(cè)業(yè)務(wù)兩種狀態(tài)；指令標(biāo)識(shí)，表明當(dāng)前終端是否需要指令分發(fā)，包括有 指令和無(wú)指令兩種狀態(tài)；指令緩沖標(biāo)識(shí)，表明當(dāng)前終端能夠一次注入的最大指令條數(shù)，即最 大的指令緩沖數(shù)量；遙測(cè)數(shù)據(jù)信息，表明當(dāng)前終端遙測(cè)參數(shù)物理地址、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；指令數(shù)據(jù) 信息，表明當(dāng)前終端設(shè)備指令數(shù)據(jù)存放的物理地址；
[0010] 如果終端為非動(dòng)態(tài)任務(wù)的終端，終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表為固定數(shù)據(jù)并預(yù)先裝訂在終端 中，當(dāng)數(shù)據(jù)總線上電后，總線控制端讀取終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表，不再更新；如果終端為動(dòng)態(tài)任務(wù) 的終端，終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表為可變內(nèi)容，在總線通信過(guò)程中，總線控制端每次訪問(wèn)終端前，都 會(huì)重新獲取終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表；
[0011] 總線控制端每次訪問(wèn)終端時(shí)，當(dāng)遙測(cè)標(biāo)識(shí)表明當(dāng)前終端需要遙測(cè)采集時(shí)，總線控 制端按照終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表中遙測(cè)數(shù)據(jù)信息中定義的當(dāng)前終端遙測(cè)參數(shù)物理地址、數(shù)據(jù)長(zhǎng) 度，獲取遙測(cè)數(shù)據(jù)；當(dāng)遙測(cè)標(biāo)識(shí)表明當(dāng)前終端不需要遙測(cè)采集時(shí)，總線控制端不獲取遙測(cè)數(shù) 據(jù)；
[0012] 當(dāng)指令標(biāo)識(shí)表明當(dāng)前終端需要指令分發(fā)時(shí)，總線控制端按照指令數(shù)據(jù)信息中定義 的當(dāng)前終端指令數(shù)據(jù)存放的物理地址，向當(dāng)前總線終端發(fā)送指令；向當(dāng)前總線終端發(fā)送的 指令條數(shù)不超過(guò)指令緩沖標(biāo)識(shí)定義的當(dāng)前終端設(shè)備能夠一次注入的最大指令條數(shù)；當(dāng)指令 標(biāo)識(shí)表明當(dāng)前終端不需要指令分發(fā)時(shí)，總線控制端不向當(dāng)前總線終端發(fā)送指令數(shù)據(jù)；
[0013] 對(duì)于動(dòng)態(tài)任務(wù)的終端，終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表中遙測(cè)標(biāo)識(shí)、指令標(biāo)識(shí)、指令緩沖標(biāo)識(shí)、遙 測(cè)數(shù)據(jù)信息、指令數(shù)據(jù)信息會(huì)根據(jù)設(shè)定發(fā)生變化，
[0014] (3)設(shè)定終端接入狀態(tài)表，包括終端號(hào)、接入狀態(tài)、指令任務(wù)、遙測(cè)任務(wù)、動(dòng)態(tài)任務(wù)、 指令周期、遙測(cè)周期；
[0015] 接入狀態(tài)包含已接入、未接入、非法接入共3種狀態(tài)；
[0016] 總線控制端上電后，所有總線終端均默認(rèn)為未接入狀態(tài)；
[0017] 終端接入狀態(tài)表中的指令任務(wù)，包括指令標(biāo)識(shí)、指令緩沖標(biāo)識(shí)和指令數(shù)據(jù)信息，由 總線控制端在上電后動(dòng)態(tài)從步驟（2)中的終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表中的指令標(biāo)識(shí)、指令緩沖標(biāo)識(shí)、 指令數(shù)據(jù)信息中讀??；
[0018] 終端接入狀態(tài)表中的遙測(cè)任務(wù)，包括遙測(cè)標(biāo)識(shí)、遙測(cè)數(shù)據(jù)信息，由總線控制端在上 電后動(dòng)態(tài)從步驟（2)中的終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表中的遙測(cè)標(biāo)識(shí)、遙測(cè)數(shù)據(jù)信息中讀??；
[0019] 終端接入狀態(tài)表中的動(dòng)態(tài)任務(wù)，包括任務(wù)動(dòng)態(tài)標(biāo)識(shí)，由總線控制端在上電后動(dòng)態(tài) 從步驟（2)中的終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表中的任務(wù)動(dòng)態(tài)標(biāo)識(shí)中獲??；
[0020] 總線控制端上電后，所有終端接入狀態(tài)表中的終端的指令任務(wù)，遙測(cè)任務(wù)默認(rèn)為 無(wú)遙測(cè)業(yè)務(wù)、指令任務(wù)默認(rèn)為無(wú)指令業(yè)務(wù)、動(dòng)態(tài)任務(wù)為非動(dòng)態(tài)；
[0021] 指令周期為總線控制端向各總線終端發(fā)送指令的周期；
[0022] 遙測(cè)周期表示總線控制端向各總線終端采集遙測(cè)數(shù)據(jù)的周期；
[0023] 地面對(duì)終端接入狀態(tài)表有最高的控制權(quán)，即能通過(guò)地面指令修改終端接入狀態(tài) 表，地面也可以通過(guò)地面指令禁止總線控制端自動(dòng)向總線終端獲取終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表中的信 息；
[0024] (4)總線控制端在數(shù)據(jù)總線上電后，對(duì)總線上RTl-RTN所有的總線終端進(jìn)行輪詢 檢測(cè)，即總線控制端依次從RTl到RTN向每個(gè)總線終端獲取終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表，當(dāng)總線終端未 反饋終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表時(shí)，將總線終端對(duì)應(yīng)的RT地址表示為未接入，即該總線終端未接入數(shù) 據(jù)總線；當(dāng)總線終端反饋終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表后，若總線控制端判斷反饋的終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表中 的應(yīng)答信息與總線控制端預(yù)存的應(yīng)答信息一致，則將總線終端對(duì)應(yīng)的RT地址表示為已接 入，即確認(rèn)當(dāng)前終端設(shè)備已經(jīng)接入數(shù)據(jù)總線，隨即總線控制端根據(jù)已接入總線終端反饋的 動(dòng)態(tài)注冊(cè)表獲知當(dāng)前已接入總線終端所需要的遙測(cè)業(yè)務(wù)和指令業(yè)務(wù)；
[0025] 總線控制端在讀取終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表數(shù)據(jù)后，將總線終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表的信息更新至 總線控制端的終端接入狀態(tài)表中，并將該總線終端的遙測(cè)業(yè)務(wù)和指令業(yè)務(wù)添加到設(shè)定的總 線任務(wù)隊(duì)列中，總線控制端按照總線任務(wù)隊(duì)列執(zhí)行遙測(cè)業(yè)務(wù)和指令業(yè)務(wù)；
[0026] 若總線控制端判斷反饋的終端動(dòng)態(tài)注冊(cè)表中的應(yīng)答信息是否與總線控制端預(yù)存 的應(yīng)答信息不一致，則總線控制端將該總線終端對(duì)應(yīng)的RT地址表示為非法接入，當(dāng)總線控 制端輪詢完所有N個(gè)總線終端后，總線終端的輪詢檢測(cè)結(jié)束，總線控制端中的終端接入狀 態(tài)表初始狀態(tài)建立完畢；
[0027] 總線控制端根據(jù)總線任務(wù)隊(duì)列執(zhí)行相應(yīng)總線終端的遙測(cè)業(yè)務(wù)和指令業(yè)務(wù)，對(duì)于RT 地址表示為非法介入的終端設(shè)備，總線控制端將停止對(duì)該終端的通信；
[0028] 總線控制端周期性的重新對(duì)RT地址表示為未接入的總線終端進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè) 到有新終端接入時(shí)，則總線控制端修改終端接入狀態(tài)表對(duì)應(yīng)的該總線終端的接入狀態(tài)，并 同時(shí)將該終端設(shè)備的遙測(cè)業(yè)務(wù)和指令業(yè)務(wù)自動(dòng)加入到總線任務(wù)隊(duì)列中；
[0029] 當(dāng)總線控制端與某一個(gè)表示為已接入的終端設(shè)備出現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)中斷時(shí)，則總線控 制端將該終端對(duì)應(yīng)的RT地址更改為未接入，并周期性的對(duì)該終端地址進(jìn)行重新檢測(cè)。
[0030]