專利名稱：一種皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及皮衛(wèi)星的控制和監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備。
背景技術(shù)：
皮衛(wèi)星是指重量在I-IOKg之間的衛(wèi)星，它廣泛采用MNT (Micro-Nano ^Technology，微納技術(shù))和 MEMS (Micro Electronic Mechanical System，微型機(jī)電系統(tǒng)) 等高新技術(shù)，功能密度高，技術(shù)性能強(qiáng)，發(fā)射方式更靈活，研制周期短，研制成本低，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，體積小，費(fèi)用低，降低了失敗的風(fēng)險(xiǎn)。皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備是皮衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)中必不可少的組成部分，它用于皮衛(wèi)星在有線模式下的測(cè)試。它可以完成與星務(wù)計(jì)算機(jī)的通信、皮衛(wèi)星的啟動(dòng)與關(guān)閉、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮衛(wèi)星狀態(tài)并做出相應(yīng)的控制等功能。在皮衛(wèi)星研制過程中，需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)，例如物理應(yīng)力試驗(yàn)、熱應(yīng)力試驗(yàn)、熱真空試驗(yàn)、電性能試驗(yàn)等。所有的試驗(yàn)，都需要有綜合測(cè)試設(shè)備作支撐。綜合測(cè)試設(shè)備是皮衛(wèi)星從研制到發(fā)射成功整個(gè)過程中不可或缺的重要設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種多功能小型化的皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備，用于皮衛(wèi)星的有線監(jiān)測(cè)和控制。一種皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備，包括監(jiān)測(cè)模塊、執(zhí)行模塊、控制模塊、PC控制臺(tái)，其中，所述監(jiān)測(cè)模塊輸出端與所述控制模塊的輸入端連接，執(zhí)行模塊輸入端與所述控制模塊的輸出端連接，控制模塊的輸出端與PC控制臺(tái)的輸入端相連接。進(jìn)一步，所述監(jiān)測(cè)模塊包括7組星上溫度采集單元和1組星上數(shù)據(jù)采集單元，其中，所述星上溫度采集單元，用于采集皮衛(wèi)星各分系統(tǒng)關(guān)鍵部件上的溫度，將模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度信號(hào)，輸出的數(shù)字溫度信號(hào)傳遞給控制模塊進(jìn)行處理；所述星上數(shù)據(jù)采集單元，用于采集皮衛(wèi)星各分系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)，輸出的數(shù)字狀態(tài)信號(hào)同樣傳遞給控制模塊進(jìn)行處理。所述星上溫度采集單元包括6路溫度傳感器、1路模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中，所述溫度傳感器用于將皮衛(wèi)星各分系統(tǒng)關(guān)鍵部件的溫度轉(zhuǎn)換為模擬溫度信號(hào)；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將傳感器傳來(lái)的模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度信號(hào)，輸出到控制模塊；所述星上數(shù)據(jù)采集單元包括數(shù)據(jù)采集MCU(Micrc) Controller Unit微控制單元)，其中，所述數(shù)據(jù)采集MCU接收皮衛(wèi)星發(fā)出的電源分系統(tǒng)、星務(wù)分系統(tǒng)、測(cè)控分系統(tǒng)、姿控分系統(tǒng)的狀態(tài)信息，分時(shí)復(fù)用，按照與控制模塊的協(xié)議，輸出到控制模塊；進(jìn)一步，所述執(zhí)行模塊包括6路加熱片、啟動(dòng)/關(guān)閉執(zhí)行單元、指令轉(zhuǎn)發(fā)單元構(gòu)成，其中，所述加熱片接收控制模塊的加熱控制單元的控制，經(jīng)過電流發(fā)熱，對(duì)皮衛(wèi)星表面進(jìn)行加熱；所述啟動(dòng)/關(guān)閉執(zhí)行單元接收控制模塊的開/關(guān)信號(hào)，控制皮衛(wèi)星的啟動(dòng)/關(guān)閉；所述指令轉(zhuǎn)發(fā)單元接收控制模塊的控制指令，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給皮衛(wèi)星內(nèi)部的指令執(zhí)行單元；進(jìn)一步，所述控制模塊包括CPLD(Complex Programmable Logic Device 復(fù)雜可編程邏輯器件)、主 MCU (Micro Controller Unit 微控制單元)、從 MCU (Micro Controller Unit微控制單元)、加熱控制單元、控制電流采樣單元、板上溫度采樣單元。所述監(jiān)測(cè)模塊輸出的數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)過CPLD內(nèi)部邏輯的檢查后，通過UART端口(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter通用異步收發(fā)器)傳輸給主MCU，主MCU對(duì)溫度信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀，通過USB (Universal Serial Bus 通用串行總線)端口發(fā)送給后端的PC控制臺(tái)；所述主MCU接收PC控制臺(tái)的指令，經(jīng)過解析，通過UART端口發(fā)送給CPLD，經(jīng)過 CPLD內(nèi)部邏輯檢查后，向所述執(zhí)行模塊發(fā)送皮衛(wèi)星的啟動(dòng)/關(guān)閉信號(hào)；或者經(jīng)過所述加熱控制單元，向所述執(zhí)行模塊輸出電流驅(qū)動(dòng)加熱片，對(duì)皮衛(wèi)星表面進(jìn)行加熱；或者向所述執(zhí)行模塊的指令轉(zhuǎn)發(fā)單元發(fā)送皮衛(wèi)星控制指令；所述控制電流采樣單元，用于采樣CPLD輸出到執(zhí)行模塊中加熱片的電流的值，輸入到主MCU中，由主MCU進(jìn)行檢查；所述從MCU可以同樣完成主MCU的功能，區(qū)別僅在于僅通過UART端口與PC進(jìn)行通信。從MCU作為主MCU的一個(gè)擴(kuò)展，相對(duì)與主MCU來(lái)說，可以隨時(shí)增加管腳或者變更管腳功能，主要用于實(shí)現(xiàn)硬件上的多線程任務(wù)，兩片MCU完成不同的功能操作，使得綜合測(cè)試設(shè)備的實(shí)時(shí)性更高；所述主MCU和從MCU之間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的SPlGerial Peripheral Interface串行外設(shè)接口)通訊，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)交換。所述CPLD作為兩片MCU在組合邏輯方面的功能擴(kuò)展，提供更加豐富的輸入輸出口，方便綜合測(cè)試設(shè)備的升級(jí)；CPLD內(nèi)部邏輯同時(shí)也監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流的正確性，確保皮衛(wèi)星監(jiān)測(cè)和控制的正確性；所述板上溫度采樣單元包括板上溫度傳感器、板上模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述板上溫度傳感器實(shí)時(shí)采集控制模塊的溫度，傳輸給所述板上模數(shù)轉(zhuǎn)換器，板上模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度信號(hào)，通過I2CanterHntegrated Circuit)總線與主MCU、從MCU相連。進(jìn)一步，所述PC控制臺(tái)接收所述控制模塊發(fā)送的數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)， 進(jìn)行皮衛(wèi)星的數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)的解幀，計(jì)算出當(dāng)前皮衛(wèi)星的各分系統(tǒng)關(guān)鍵部件的溫度，以及各分系統(tǒng)的工作狀態(tài)；同時(shí)將控制指令組幀，將皮衛(wèi)星控制指令發(fā)送到控制模塊。所述PC控制臺(tái)通過UART端口和USB端口和控制模塊相連。與傳統(tǒng)的綜合測(cè)試設(shè)備不同，本發(fā)明完成了一種多功能小型化的皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備。本發(fā)明增加了對(duì)皮衛(wèi)星的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力，包括實(shí)時(shí)對(duì)星上各分系統(tǒng)的狀態(tài)信息以及溫度信號(hào)的采集；同時(shí)增加了自動(dòng)控制能力，控制模塊具有一定的自動(dòng)控制能力，而不是將所有的信息全部轉(zhuǎn)發(fā)給PC控制臺(tái)，給后端造成數(shù)據(jù)處理的壓力；本發(fā)明還增加了主從兩片MCU，針對(duì)不同的功能需要，可以隨時(shí)增加管腳或者變更管腳功能，粘合邏輯CPLD也提供了更多的通用輸入輸出端口，提升了綜合測(cè)試設(shè)備的可擴(kuò)展性；兩片MCU還可以同時(shí)處理不同的任務(wù)，或者互作備份，提升了綜合測(cè)試設(shè)備的可靠性；本發(fā)明也對(duì)綜合測(cè)試設(shè)備的監(jiān)測(cè)、執(zhí)行、控制模塊進(jìn)行了重新規(guī)劃，使模塊功能定義更加明確，更加節(jié)省硬件資源，也便于后期的設(shè)備移植擴(kuò)展；本發(fā)明的PC控制臺(tái)可以對(duì)皮衛(wèi)星的工作狀態(tài)進(jìn)行解讀，及時(shí)反饋給技術(shù)人員，也可以實(shí)時(shí)向皮衛(wèi)星發(fā)送控制指令，完成例如皮衛(wèi)星工作模式切換、電源管理等功能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果1)相對(duì)于以往的綜合測(cè)試設(shè)備，本發(fā)明具有多功能、小型化、成本低、可靠性等特點(diǎn)，彌補(bǔ)了以往綜合測(cè)試設(shè)備功能單一、只能通過UART端口向PC臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)而沒有處理能力、缺乏對(duì)皮衛(wèi)星的分系統(tǒng)關(guān)鍵部件的溫度以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能等弱點(diǎn)。2)本發(fā)明采用了主從MCU互補(bǔ)以及切換的策略，并采用粘合邏輯CPLD進(jìn)行擴(kuò)展、 檢查、管理，增加了綜合測(cè)試設(shè)備本身的可靠性和處理能力，以及靈活性可擴(kuò)展性。3)本發(fā)明采用有線通道完成皮衛(wèi)星地面站的監(jiān)測(cè)和控制功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)控制。填補(bǔ)了在射頻通道干擾較大時(shí)，以往設(shè)備對(duì)皮衛(wèi)星監(jiān)測(cè)和控制手段上的缺乏。


圖1是本發(fā)明的皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備的示意圖。圖2是本發(fā)明中星上溫度采集單元的示意圖。圖3是本發(fā)明中星上數(shù)據(jù)采集單元的示意圖。圖4是本發(fā)明中執(zhí)行模塊的示意圖。圖5是本發(fā)明中控制模塊的示意圖。圖6是本發(fā)明中PC控制臺(tái)的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖來(lái)詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于此。如圖1所示，一種皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備，包括監(jiān)測(cè)模塊、執(zhí)行模塊、控制模塊、 PC控制臺(tái)，其中，所述監(jiān)測(cè)模塊輸出端與所述控制模塊的輸入端連接，執(zhí)行模塊輸入端與所述控制模塊的輸出端連接，控制模塊的輸出端與PC控制臺(tái)的輸入端相連接。監(jiān)測(cè)模塊用于采集皮衛(wèi)星各分系統(tǒng)關(guān)鍵部件上的溫度，將模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度信號(hào)，輸出的數(shù)字溫度信號(hào)傳遞給控制模塊進(jìn)行處理；以及采集皮衛(wèi)星各分系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)，輸出的數(shù)字狀態(tài)信號(hào)傳遞給控制模塊進(jìn)行處理。執(zhí)行模塊用于接收控制模塊的控制指令，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給皮衛(wèi)星；以及接收控制模塊的加熱控制單元的控制，經(jīng)過電流發(fā)熱，對(duì)皮衛(wèi)星表面進(jìn)行加熱；以及接收控制模塊的開 /關(guān)信號(hào)，控制皮衛(wèi)星的啟動(dòng)/關(guān)閉?？刂颇K用于將檢測(cè)模塊輸出的數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)過CPLD內(nèi)部邏輯檢查后，經(jīng)過組幀后傳輸給后端的PC控制臺(tái)；以及接收PC控制臺(tái)的指令，經(jīng)過解析送給CPLD檢查后向執(zhí)行模塊執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作，例如發(fā)指令到皮衛(wèi)星的指令執(zhí)行單元、驅(qū)動(dòng)加熱片、啟動(dòng)/關(guān)閉皮衛(wèi)星；以及監(jiān)控自身輸出的恒定電流的大小，保證綜合測(cè)試設(shè)備及皮衛(wèi)星的安全；以及對(duì)自身的溫度進(jìn)行采樣，保證綜合測(cè)試設(shè)備的安全及皮衛(wèi)星的安全。PC控制臺(tái)用于接收控制模塊發(fā)送的數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行皮衛(wèi)星的數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)的解幀，計(jì)算出當(dāng)前皮衛(wèi)星的各分系統(tǒng)關(guān)鍵部件的溫度，和各分系統(tǒng)的工作狀態(tài)；以及將控制指令組幀，將皮衛(wèi)星控制指令發(fā)送到控制模塊。其中，監(jiān)測(cè)模塊由7組星上溫度采集單元和1組星上數(shù)據(jù)采集單元構(gòu)成。如圖2所示，星上溫度采集單元包括6路溫度傳感器、1路模數(shù)轉(zhuǎn)換器。，其中，溫度傳感器將皮衛(wèi)星各分系統(tǒng)關(guān)鍵部件的溫度轉(zhuǎn)換為模擬溫度信號(hào)，傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，由后者將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度信號(hào)，輸出到控制模塊。在6路溫度傳感器中，1路連接溫度參考點(diǎn)，5路連接待測(cè)溫度點(diǎn)。6路溫度傳感器采用優(yōu)選的熱電偶，模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用研華公司的 ADAM4018。如圖3所示，星上數(shù)據(jù)采集單元包括數(shù)據(jù)采集MCU。數(shù)據(jù)采集MCU接收皮衛(wèi)星發(fā)出的電源分系統(tǒng)、星務(wù)分系統(tǒng)、測(cè)控分系統(tǒng)、姿控分系統(tǒng)的狀態(tài)信息，進(jìn)行組幀運(yùn)算。在MCU 程序中，分時(shí)復(fù)用，按照“幀頭+分系統(tǒng)識(shí)別號(hào)+數(shù)據(jù)識(shí)別號(hào)+數(shù)據(jù)+校驗(yàn)碼+幀尾”的格式，通過UART 口輸出到控制模塊。其中，MCU采用ADI公司的ADuC841。其中，執(zhí)行模塊由6路加熱片、啟動(dòng)/關(guān)閉執(zhí)行單元、指令轉(zhuǎn)發(fā)單元構(gòu)成。如圖4所示，每路加熱片分別有電流流入和電流流出兩根線，由控制模塊的加熱控制單元的控制，經(jīng)過電流發(fā)熱，對(duì)皮衛(wèi)星的六個(gè)表面進(jìn)行加熱；如圖4所示，啟動(dòng)/關(guān)閉單元接收控制模塊的開/關(guān)信號(hào)，控制皮衛(wèi)星的啟動(dòng)/關(guān)閉。其中，啟動(dòng)/關(guān)閉單元的核心部件為一個(gè)繼電器，型號(hào)為德馳公司的TLS5PF70YS。其中，控制模塊包括CPLD(ComplexProgrammable Logic Device 復(fù)雜可編程邏輯器件)、主 MCU(Micro Controller Unit 微控制單元)、從 MCU(Micro Controller Unit 微控制單元)、加熱控制單元、控制電流采樣單元、板上溫度采樣單元。如圖5所示。監(jiān)測(cè)模塊輸出的數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)過CPLD內(nèi)部邏輯的檢查后，通過 UART 端口(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter 通用異步收發(fā)器)傳輸給主MCU，主MCU對(duì)溫度信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀，通過USB (Universal Serial Bus通用串行總線)端口發(fā)送給后端的PC控制臺(tái)；主MCU接收PC控制臺(tái)的指令，經(jīng)過解析，通過UART端口發(fā)送給CPLD，經(jīng)過CPLD內(nèi)部邏輯檢查后，向執(zhí)行模塊發(fā)送皮衛(wèi)星的啟動(dòng)/關(guān)閉信號(hào)；或者經(jīng)過所述加熱控制單元，向執(zhí)行模塊輸出電流驅(qū)動(dòng)加熱片，對(duì)皮衛(wèi)星表面進(jìn)行加熱；或者向執(zhí)行模塊的指令轉(zhuǎn)發(fā)單元發(fā)送皮衛(wèi)星控制指令；其中，加熱控制單元由自動(dòng)復(fù)位繼電器實(shí)現(xiàn)，CPLD通過控制繼電器來(lái)控制加熱片供電線路導(dǎo)通和斷開。控制電流采樣單元，用于采樣CPLD輸出到執(zhí)行模塊中加熱片的電流的值，輸入到主MCU中，由主MCU進(jìn)行檢查；其中，電流采樣使用芯片為Maxim公司的MAX4377，將電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓數(shù)據(jù)后由主MCU進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。從MCU可以同樣完成主MCU的功能，區(qū)別僅在于僅通過UART端口與PC進(jìn)行通信。 從MCU作為主MCU的一個(gè)擴(kuò)展，相對(duì)與主MCU來(lái)說，可以隨時(shí)增加管腳或者變更管腳功能， 主要用于實(shí)現(xiàn)硬件上的多線程任務(wù)，兩片MCU完成不同的功能操作，使得綜合測(cè)試設(shè)備的實(shí)時(shí)性更高。主MCU和從MCU之間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的SPlGerial Peripheral Interface串行外設(shè)接口 )通訊，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)交換。CPLD作為兩片MCU在組合邏輯方面的功能擴(kuò)展，提供更加豐富的輸入輸出口，方便綜合測(cè)試設(shè)備的升級(jí)；CPLD內(nèi)部邏輯同時(shí)也監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流的正確性，確保皮衛(wèi)星監(jiān)測(cè)和控制的正確性。主 MCU、從 MCU 采用芯片為 Silicon Laboratories 公司的 C8051F340，CPLD 采用 Xilinx公司的芯片XC2C256。
設(shè)計(jì)主MCU的步驟如下第一步初始化主MCU，并設(shè)置UART端口、SPI端口、I2C總線、USB端口、控制電流采樣單元數(shù)據(jù)輸入的中斷優(yōu)先級(jí)；第二步設(shè)置UART端口、SPI端口、I2C總線、USB端口、控制電流采樣單元數(shù)據(jù)輸入的數(shù)據(jù)解析模式，即按照規(guī)定的通訊協(xié)議，規(guī)定每個(gè)中斷事件的響應(yīng)方法；第三步從CPLD輸入的數(shù)據(jù)，根據(jù)模式字，判斷是數(shù)字溫度信號(hào)還是數(shù)字狀態(tài)信號(hào)。如果是數(shù)字溫度信號(hào)，則按照“幀頭+指令計(jì)數(shù)+幀計(jì)數(shù)+模式字+數(shù)據(jù)+校驗(yàn)碼+幀尾”的格式，打包通過USB端口發(fā)送給PC控制臺(tái)；如果是數(shù)字狀態(tài)信號(hào)，即得到的數(shù)據(jù)是已經(jīng)打包的數(shù)據(jù)，則直接通過USB端口發(fā)送給PC控制臺(tái)；第四步從USB端口輸入的數(shù)據(jù)，根據(jù)模式字判斷數(shù)據(jù)，如果是對(duì)皮衛(wèi)星的控制指令，則直接轉(zhuǎn)發(fā)到CPLD ；如果是啟動(dòng)/關(guān)閉命令，則向CPLD發(fā)送啟動(dòng)/關(guān)閉信號(hào)；如果是加熱控制命令，則向CPLD發(fā)送加熱控制信號(hào)；第五步從1 端口輸入的數(shù)據(jù)，判斷其數(shù)值是否在允許的溫度范圍內(nèi)，一旦連續(xù) 5次超出允許的溫度范圍，則向PC控制臺(tái)報(bào)警；第六步從控制電流采樣單元輸入的數(shù)據(jù)，判斷其數(shù)值是否符合當(dāng)前的加熱控制信號(hào)狀態(tài)，如果不符合，重新發(fā)送加熱控制信號(hào)；并且判斷電流值是否在允許的范圍之內(nèi)， 如果連續(xù)5次超出允許的范圍，則向PC控制臺(tái)報(bào)警；第七步若系統(tǒng)任務(wù)過多，通過SPI端口發(fā)往從MCU ；第八步從SPI端口輸入的數(shù)據(jù)，判斷其任務(wù)屬性，進(jìn)行第二步到第七步中的一種甚至幾種任務(wù)處理。設(shè)計(jì)從MCU的步驟如下第一步初始化從MCU，并設(shè)置兩個(gè)UART端口、SPI端口、I2C總線的中斷優(yōu)先級(jí)；第二步設(shè)置兩個(gè)UART端口、SPI端口、I2C總線的數(shù)據(jù)解析模式，即按照規(guī)定的通訊協(xié)議，規(guī)定每個(gè)中斷事件的響應(yīng)方法；第三步從CPLD輸入的數(shù)據(jù)，根據(jù)模式字，判斷是數(shù)字溫度信號(hào)還是數(shù)字狀態(tài)信號(hào)。如果是數(shù)字溫度信號(hào)，則按照“幀頭+指令計(jì)數(shù)+幀計(jì)數(shù)+模式字+數(shù)據(jù)+校驗(yàn)碼+幀尾”的格式，打包通過USB端口發(fā)送給PC控制臺(tái)；如果是數(shù)字狀態(tài)信號(hào)，即得到的數(shù)據(jù)是已經(jīng)打包的數(shù)據(jù)，則直接通過USB端口發(fā)送給PC控制臺(tái)；第四步從PC控制臺(tái)輸入的數(shù)據(jù)，根據(jù)模式字判斷數(shù)據(jù)，如果是對(duì)皮衛(wèi)星的控制指令，則直接轉(zhuǎn)發(fā)到CPLD ；如果是啟動(dòng)/關(guān)閉命令，則向CPLD發(fā)送啟動(dòng)/關(guān)閉信號(hào)；如果是加熱控制命令，則向CPLD發(fā)送加熱控制信號(hào)；第五步從1 端口輸入的數(shù)據(jù)，判斷其數(shù)值是否在允許的溫度范圍內(nèi)，一旦連續(xù) 5次超出允許的溫度范圍，則向PC控制臺(tái)報(bào)警；第六步若系統(tǒng)任務(wù)過多，通過SPI端口發(fā)往主MCU ；第七步從SPI端口輸入的數(shù)據(jù)，判斷其任務(wù)屬性，進(jìn)行第二步到第六步中的一種甚至幾種任務(wù)處理。設(shè)計(jì)CPLD的步驟如下第一步初始化CPLD，設(shè)置好與主MCU、從MCU通信的UART協(xié)議；第二步對(duì)數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)，做傳輸校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性， 再按照時(shí)分復(fù)用的方式，將數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)發(fā)送到主MCU或從MCU ；第三步對(duì)MCU輸入的數(shù)據(jù)，做傳輸校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，再判斷其控制命令，如果是對(duì)皮衛(wèi)星的控制命令，則直接轉(zhuǎn)發(fā)到執(zhí)行模塊；如果是啟動(dòng)/關(guān)閉信號(hào)，則對(duì)應(yīng)的IO 口上發(fā)出啟動(dòng)/關(guān)閉信號(hào)到執(zhí)行模塊；如果是加熱控制信號(hào)，則改變加熱控制單元的導(dǎo)通或斷開，即控制執(zhí)行模塊中加熱片的供電與斷電。板上溫度采樣單元包括板上溫度傳感器、板上模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述板上溫度傳感器實(shí)時(shí)采集控制模塊的溫度，傳輸給所述板上模數(shù)轉(zhuǎn)換器，板上模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度信號(hào)，通過I2CanterHntegrated Circuit)總線與主MCU、從MCU相連。其實(shí)施方法與星上溫度采集單元相同。其中，PC控制臺(tái)包括數(shù)據(jù)解幀判讀和指令組幀發(fā)送。如圖6所示，PC控制臺(tái)接收所述控制模塊發(fā)送的數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行皮衛(wèi)星的數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)的解幀，計(jì)算出當(dāng)前皮衛(wèi)星的各分系統(tǒng)關(guān)鍵部件的溫度，以及各分系統(tǒng)的工作狀態(tài)； 同時(shí)將控制指令組幀，將皮衛(wèi)星控制指令發(fā)送到控制模塊。
權(quán)利要求
1.一種皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備，包括監(jiān)測(cè)模塊、執(zhí)行模塊、控制模塊、PC控制臺(tái)，其特征在于所述監(jiān)測(cè)模塊輸出端與所述控制模塊的輸入端連接，執(zhí)行模塊輸入端與所述控制模塊的輸出端連接，控制模塊的輸出端與PC控制臺(tái)的輸入端相連接；所述的監(jiān)測(cè)模塊包括星上溫度采集單元和星上數(shù)據(jù)采集單元，所述星上溫度采集單元，用于采集皮衛(wèi)星各分系統(tǒng)關(guān)鍵部件上的溫度，將模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度信號(hào)，輸出的數(shù)字溫度信號(hào)傳遞給控制模塊進(jìn)行處理；所述星上數(shù)據(jù)采集單元，用于采集皮衛(wèi)星各分系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)，輸出的數(shù)字狀態(tài)信號(hào)同樣傳遞給控制模塊進(jìn)行處理；所述的執(zhí)行模塊包括加熱片、啟動(dòng)/關(guān)閉執(zhí)行單元、指令轉(zhuǎn)發(fā)單元構(gòu)成；所述加熱片接收控制模塊的加熱控制單元的控制，經(jīng)過電流發(fā)熱，對(duì)皮衛(wèi)星表面進(jìn)行加熱；所述啟動(dòng)/ 關(guān)閉執(zhí)行單元接收控制模塊的開/關(guān)信號(hào)，控制皮衛(wèi)星的啟動(dòng)/關(guān)閉；所述指令轉(zhuǎn)發(fā)單元接收控制模塊的控制指令，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給皮衛(wèi)星內(nèi)部的指令執(zhí)行單元；所述的控制模塊包括CPLD、主MCU、加熱控制單元、控制電流采樣單元、板上溫度采樣單元，所述監(jiān)測(cè)模塊輸出的數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)過CPLD內(nèi)部邏輯的檢查后， 傳輸給主MCU，主MCU對(duì)溫度信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀，發(fā)送給后端的PC控制臺(tái)；所述主MCU接收PC控制臺(tái)的指令，經(jīng)過解析，發(fā)送給CPLD，經(jīng)過CPLD內(nèi)部邏輯檢查后， 向所述執(zhí)行模塊發(fā)送皮衛(wèi)星的啟動(dòng)/關(guān)閉信號(hào)；或者經(jīng)過所述加熱控制單元，向所述執(zhí)行模塊輸出電流驅(qū)動(dòng)加熱片，對(duì)皮衛(wèi)星表面進(jìn)行加熱；或者向所述執(zhí)行模塊的指令轉(zhuǎn)發(fā)單元發(fā)送皮衛(wèi)星控制指令；所述控制電流采樣單元，用于采樣CPLD輸出到執(zhí)行模塊中加熱片的電流的值，輸入到主MCU中，由主MCU進(jìn)行檢查；所述板上溫度采樣單元包括板上溫度傳感器、板上模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述板上溫度傳感器實(shí)時(shí)采集控制模塊的溫度，傳輸給所述板上模數(shù)轉(zhuǎn)換器，板上模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度信號(hào)，通過I2C總線與主MCU、從MCU相連；所述PC控制臺(tái)接收所述控制模塊發(fā)送的數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行皮衛(wèi)星的數(shù)字溫度信號(hào)和數(shù)字狀態(tài)信號(hào)的解幀，計(jì)算出當(dāng)前皮衛(wèi)星的各分系統(tǒng)關(guān)鍵部件的溫度， 以及各分系統(tǒng)的工作狀態(tài)；同時(shí)將控制指令組幀，將皮衛(wèi)星控制指令發(fā)送到控制模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)模塊包括7 組星上溫度采集單元和1組星上數(shù)據(jù)采集單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)模塊的星上溫度采集單元包括6路溫度傳感器、1路模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述溫度傳感器用于將皮衛(wèi)星各分系統(tǒng)關(guān)鍵部件的溫度轉(zhuǎn)換為模擬溫度信號(hào)；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將傳感器傳來(lái)的模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字溫度信號(hào)，輸出到控制模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備，其特征在于所述監(jiān)測(cè)模塊的星上數(shù)據(jù)采集單元包括數(shù)據(jù)采集MCU ；所述數(shù)據(jù)采集MCU接收皮衛(wèi)星發(fā)出的電源分系統(tǒng)、 星務(wù)分系統(tǒng)、測(cè)控分系統(tǒng)、姿控分系統(tǒng)的狀態(tài)信息，分時(shí)復(fù)用，按照與控制模塊的協(xié)議，輸出到控制模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備，其特征在于所述的執(zhí)行模塊包括 6路加熱片，每路加熱片分別有電流流入和電流流出兩根線，由控制模塊的加熱控制單元的控制，經(jīng)過電流發(fā)熱，對(duì)皮衛(wèi)星的六個(gè)表面進(jìn)行加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備，其特征在于所述的控制模塊還包括從MCU，從MCU與PC控制臺(tái)進(jìn)行通信；所述主MCU和從MCU之間采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的SPI通訊， 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備，其特征在于所述的PC控制臺(tái)通過 UART端口和USB端口和控制模塊相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能小型化的皮衛(wèi)星的綜合測(cè)試設(shè)備，包括監(jiān)測(cè)模塊、執(zhí)行模塊、控制模塊、PC控制臺(tái)，所述監(jiān)測(cè)模塊輸出端與所述控制模塊的輸入端連接，執(zhí)行模塊輸入端與所述控制模塊的輸出端連接，控制模塊的輸出端與PC控制臺(tái)的輸入端相連接。本發(fā)明具有對(duì)皮衛(wèi)星的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力和實(shí)時(shí)控制能力，同時(shí)具有擴(kuò)展性好，使用靈活，可靠性高等特點(diǎn)。本發(fā)明采用有線通道完成皮衛(wèi)星地面站的監(jiān)測(cè)和控制功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)控制，填補(bǔ)了在射頻通道干擾較大時(shí)，以往設(shè)備對(duì)皮衛(wèi)星監(jiān)測(cè)和控制手段上的缺乏。
文檔編號(hào)G05B19/048GK102279581SQ20111009806
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者王和包, 鄭陽(yáng)明, 金仲和, 陳宇睿 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)