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一种星载综合电子自适应数据总线系统及通信方法

摘要

一种星载综合电子自适应数据总线系统及通信方法,基于终端动态注册表的总线通信方法,总线终端可以在总线系统上电后或者总线系统工作期间,动态的将自身信息注册至总线控制端,总线控制端通过识别动态注册信息,实现灵活的总线数据交互,总线控制端能够自动识别所有接入数据总线的终端设备,并能够在总线工作期间动态的识别数据总线上某一时刻新增或者减少的终端节点。本发明采用动态的总线任务周期通信方法,在卫星工作的不同时期能够实现总线终端数据采集周期与指令控制周期的动态调整,以满足遥测采集周期、指令控制周期灵活调整的需求。

著录项

  • 公开/公告号CN105207870A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2015-12-30

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 中国空间技术研究院;

    申请/专利号CN201510472434.6

  • 发明设计人 徐楠;冯彦君;李砥擎;韩笑冬;

    申请日2015-08-04

  • 分类号H04L12/403(20060101);

  • 代理机构11009 中国航天科技专利中心;

  • 代理人杨春颖

  • 地址 100194 北京市海淀区友谊路104号

  • 入库时间 2023-12-18 13:18:56

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2018-05-01

    授权

    授权

  • 2016-01-27

    实质审查的生效 IPC(主分类):H04L12/403 申请日:20150804

    实质审查的生效

  • 2015-12-30

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及一种星载综合电子自适应数据总线系统及通信方法,属于总线通信技术领域。

背景技术

由于总线具有数据传输效率高、可靠性高、便于系统集成等特点,在星载综合电子系统中,数据总线技术得到了广泛的应用,总线已经成为星载综合电子系统数据传输的关键中间件。星载计算机通过数据总线与各个下位机构成一套分布式星载数据系统。通过数据总线,星载计算机实现指令数据的分发与遥测参数的收集,并对各个下位机进行控制与状态监视。

按照不同的总线速率,综合电子数据总线分为两个等级,高速数据总线一般作为一级数据总线,提供整星级数据流的传输;低速数据总线一般作为二级数据总线,提供单机内部模块的数据传输,或者向卫星平台或载荷部分设备提供低速的数据传输服务。

目前,星载综合电子数据总线存在以下3个问题:1、总线自适应能力不足、总线通用性较差,数据总线的架构设计面向的是一个互联既定的通信系统,数据总线仅适应于固定数量的终端接入,若总线在此状态下增加或者减少任何一个终端设备都会导致星载计算机软件的设计更改;2、总线数据交互机制不够灵活,星载计算机按照预先设计的数据交互方式与下位机进行通信,各个下位机的数据内容、数据存储地址与寻址范围都是提前约定好并固化于星载软件当中的,而不是动态实时更新的,因此,当前数据总线架构不能适用于下位机数据动态变化的应用场景;3、总线数据采集与控制周期不可动态修改,为固定周期值,无法满足参数采集与指令闭环控制周期自适应调整的需求。在当前总线架构设计状态下,星载计算机只能按照固定的周期去采集各个下位机的遥测参数,按照固定的控制周期向下位机发送指令数据,而各个下位机数据采集与指令控制周期在卫星发射与运行的各个阶段却有着不同的频度需求,例如卫星转移轨道及卫星位置保持期间,控制与推进分系统需要能够实现较快的参数采集与指令闭环控制;卫星在轨测试期间,转发器、天线分系统需要能够实现较快的参数采集与指令控制;卫星地影期间,卫星供配电分系统需要实现较快的参数采集与指令控制,而当前总线架构设计无法满上述服务需求。

发明内容

本发明解决的技术问题为:克服现有技术不足,提供一种星载综合电子自适应数据总线系统及通信方法,解决综合电子数据总线自适应能力不足、通用性差、数据交互机制与总线任务周期不灵活等问题。

本发明解决的技术方案为:一种星载综合电子自适应数据总线系统的通信方法,步骤如下:

(1)定义星上总线系统包括数据总线、总线控制端和多个总线终端;多个总线终端通过数据总线电缆连接到总线控制端;总线终端内部装订终端动态注册表;总线控制端内部装订终端接入状态表;

总线控制端是总线上所有任务的主控端,是所有总线数据传输任务的发起者,总线终端设备(RT1—RTN)是挂接在数据总线上的网络从节点,设定每一个总线终端设备只有一个唯一的物理地址,该物理地址用M个比特数据表示,每个比特数据为0或1,终端数量N=2M-2,,物理地址的M个比特数据全“0”与全“1”的地址保留;

(2)设定终端动态注册表,包括:应答信息、任务动态标识、遥测标识、指令标识、指令缓冲标识、遥测数据信息、指令数据信息;应答信息,用于总线控制端与总线终端的握手,总线控制端预先设置的应答信息与总线终端中的应答信息相同;任务动态标识,表明当前终端是否会动态更新终端动态注册表;遥测标识,表明当前终端是否需要遥测采集,包括有遥测业务和无遥测业务两种状态;指令标识,表明当前终端是否需要指令分发,包括有指令和无指令两种状态;指令缓冲标识,表明当前终端能够一次注入的最大指令条数,即最大的指令缓冲数量;遥测数据信息,表明当前终端遥测参数物理地址、数据长度;指令数据信息,表明当前终端设备指令数据存放的物理地址;

如果终端为非动态任务的终端,终端动态注册表为固定数据并预先装订在终端中,当数据总线上电后,总线控制端读取终端动态注册表,不再更新;如果终端为动态任务的终端,终端动态注册表为可变内容,在总线通信过程中,总线控制端每次访问终端前,都会重新获取终端动态注册表;

总线控制端每次访问终端时,当遥测标识表明当前终端需要遥测采集时,总线控制端按照终端动态注册表中遥测数据信息中定义的当前终端遥测参数物理地址、数据长度,获取遥测数据;当遥测标识表明当前终端不需要遥测采集时,总线控制端不获取遥测数据;

当指令标识表明当前终端需要指令分发时,总线控制端按照指令数据信息中定义的当前终端指令数据存放的物理地址,向当前总线终端发送指令;向当前总线终端发送的指令条数不超过指令缓冲标识定义的当前终端设备能够一次注入的最大指令条数;当指令标识表明当前终端不需要指令分发时,总线控制端不向当前总线终端发送指令数据;

对于动态任务的终端,终端动态注册表中遥测标识、指令标识、指令缓冲标识、遥测数据信息、指令数据信息会根据设定发生变化,

(3)设定终端接入状态表,包括终端号、接入状态、指令任务、遥测任务、动态任务、指令周期、遥测周期;

接入状态包含已接入、未接入、非法接入共3种状态;

总线控制端上电后,所有总线终端均默认为未接入状态;

终端接入状态表中的指令任务,包括指令标识、指令缓冲标识和指令数据信息,由总线控制端在上电后动态从步骤(2)中的终端动态注册表中的指令标识、指令缓冲标识、指令数据信息中读取;

终端接入状态表中的遥测任务,包括遥测标识、遥测数据信息,由总线控制端在上电后动态从步骤(2)中的终端动态注册表中的遥测标识、遥测数据信息中读取;

终端接入状态表中的动态任务,包括任务动态标识,由总线控制端在上电后动态从步骤(2)中的终端动态注册表中的任务动态标识中获取;

总线控制端上电后,所有终端接入状态表中的终端的指令任务,遥测任务默认为无遥测业务、指令任务默认为无指令业务、动态任务为非动态;

指令周期为总线控制端向各总线终端发送指令的周期;

遥测周期表示总线控制端向各总线终端采集遥测数据的周期;

地面对终端接入状态表有最高的控制权,即能通过地面指令修改终端接入状态表,地面也可以通过地面指令禁止总线控制端自动向总线终端获取终端动态注册表中的信息;

(4)总线控制端在数据总线上电后,对总线上RT1—RTN所有的总线终端进行轮询检测,即总线控制端依次从RT1到RTN向每个总线终端获取终端动态注册表,当总线终端未反馈终端动态注册表时,将总线终端对应的RT地址表示为未接入,即该总线终端未接入数据总线;当总线终端反馈终端动态注册表后,若总线控制端判断反馈的终端动态注册表中的应答信息与总线控制端预存的应答信息一致,则将总线终端对应的RT地址表示为已接入,即确认当前终端设备已经接入数据总线,随即总线控制端根据已接入总线终端反馈的动态注册表获知当前已接入总线终端所需要的遥测业务和指令业务;

总线控制端在读取终端动态注册表数据后,将总线终端动态注册表的信息更新至总线控制端的终端接入状态表中,并将该总线终端的遥测业务和指令业务添加到设定的总线任务队列中,总线控制端按照总线任务队列执行遥测业务和指令业务;

若总线控制端判断反馈的终端动态注册表中的应答信息是否与总线控制端预存的应答信息不一致,则总线控制端将该总线终端对应的RT地址表示为非法接入,当总线控制端轮询完所有N个总线终端后,总线终端的轮询检测结束,总线控制端中的终端接入状态表初始状态建立完毕;

总线控制端根据总线任务队列执行相应总线终端的遥测业务和指令业务,对于RT地址表示为非法介入的终端设备,总线控制端将停止对该终端的通信;

总线控制端周期性的重新对RT地址表示为未接入的总线终端进行检测,当检测到有新终端接入时,则总线控制端修改终端接入状态表对应的该总线终端的接入状态,并同时将该终端设备的遥测业务和指令业务自动加入到总线任务队列中;

当总线控制端与某一个表示为已接入的终端设备出现传输数据中断时,则总线控制端将该终端对应的RT地址更改为未接入,并周期性的对该终端地址进行重新检测。

各个终端设备有不同的指令控制周期及遥测采集周期,数据总线完成一次指令发送或遥测采集的最小周期为T0,T0的值能够自定义,T0的值装订在总线控制端内部;

终端设备的指令任务周期和遥测任务的周期范围为:T0—nT0,n的范围为:1<n≤1024,且n为整数。在总线控制端上电后,所有总线终端的指令任务周期与遥测任务周期均为默认值T1,T0<T1<nT0,T1的值能够自定义。

一种星载综合电子自适应数据总线系统,包括数据总线、总线控制端和多个总线终端;多个总线终端通过数据总线电缆连接到总线控制端;总线终端内部装订终端动态注册表;总线控制端包括终端接入状态表;

总线控制端是总线上所有任务的主控端,是所有总线数据传输任务的发起者,总线终端设备(RT1—RTN)是挂接在数据总线上的网络从节点,设定每一个总线终端设备只有一个唯一的物理地址,该物理地址用M个比特数据表示,每个比特数据为0或1,终端数量N=2M-2,物理地址的M个比特数据全“0”与全“1”的地址保留;

设定终端动态注册表,包括:应答信息、任务动态标识、遥测标识、指令标识、指令缓冲标识、遥测数据信息、指令数据信息;应答信息,用于总线控制端与总线终端的握手,总线控制端预先设置的应答信息与总线终端中的应答信息相同;任务动态标识,表明当前终端是否会动态更新终端动态注册表;遥测标识,表明当前终端是否需要遥测采集,包括有遥测业务和无遥测业务两种状态;指令标识,表明当前终端是否需要指令分发,包括有指令和无指令两种状态;指令缓冲标识,表明当前终端能够一次注入的最大指令条数,即最大的指令缓冲数量;遥测数据信息,表明当前终端遥测参数物理地址、数据长度;指令数据信息,表明当前终端设备指令数据存放的物理地址;

如果终端为非动态任务的终端,终端动态注册表为固定数据并预先装订在终端中,当数据总线上电后,总线控制端读取终端动态注册表,不再更新;如果终端为动态任务的终端,终端动态注册表为可变内容,在总线通信过程中,总线控制端每次访问终端前,都会重新获取终端动态注册表;

总线控制端每次访问终端时,当遥测标识表明当前终端需要遥测采集时,总线控制端按照终端动态注册表中遥测数据信息中定义的当前终端遥测参数物理地址、数据长度,获取遥测数据;当遥测标识表明当前终端不需要遥测采集时,总线控制端不获取遥测数据;

当指令标识表明当前终端需要指令分发时,总线控制端按照指令数据信息中定义的当前终端指令数据存放的物理地址,向当前总线终端发送指令;向当前总线终端发送的指令条数不超过指令缓冲标识定义的当前终端设备能够一次注入的最大指令条数;当指令标识表明当前终端不需要指令分发时,总线控制端不向当前总线终端发送指令数据;

对于动态任务的终端,终端动态注册表中遥测标识、指令标识、指令缓冲标识、遥测数据信息、指令数据信息会根据设定发生变化,

设定终端接入状态表,包括终端号、接入状态、指令任务、遥测任务、动态任务、指令周期、遥测周期;

接入状态包含已接入、未接入、非法接入共3种状态;

总线控制端上电后,所有总线终端均默认为未接入状态;

终端接入状态表中的指令任务,包括指令标识、指令缓冲标识和指令数据信息,由总线控制端在上电后动态从终端动态注册表中的指令标识、指令缓冲标识、指令数据信息中读取,

终端接入状态表中的遥测任务,包括遥测标识、遥测数据信息,由总线控制端在上电后动态从终端动态注册表中的遥测标识、遥测数据信息中读取;

终端接入状态表中的动态任务,包括任务动态标识,由总线控制端在上电后动态从终端动态注册表中的任务动态标识中获取;

总线控制端上电后,所有终端接入状态表中的终端的指令任务,遥测任务默认为无指令、遥测任务默认为无遥测业务、动态任务为非动态;

指令周期为总线控制端向各总线终端发送指令的周期;

遥测周期表示总线控制端向各总线终端采集遥测数据的周期;

地面对终端接入状态表有最高的控制权,即能通过地面指令修改终端接入状态表,地面也可以通过地面指令禁止总线控制端自动向总线终端获取终端动态注册表中的信息;

总线控制端在数据总线上电后,对总线上RT1—RTN所有的总线终端进行轮询检测,即总线控制端依次从RT1到RTN向每个总线终端获取终端动态注册表,当总线终端未反馈终端动态注册表时,将总线终端对应的RT地址表示为未接入,即该总线终端未接入数据总线;当总线终端反馈终端动态注册表后,若总线控制端判断反馈的终端动态注册表中的应答信息是否与总线控制端预存的应答信息一致,则将总线终端对应的RT地址表示为已接入,即确认当前终端设备已经接入数据总线,随即总线控制端根据已接入总线终端反馈的动态注册表获知当前已接入总线终端所需要的遥测业务和指令业务;

总线控制端在读取终端动态注册表数据后,将总线终端动态注册表的信息更新至总线控制端的终端接入状态表中,并将该总线终端的遥测业务和指令业务添加到设定的总线任务队列中,总线控制端按照总线任务队列执行遥测业务和指令业务;

若总线控制端判断反馈的终端动态注册表中的应答信息是否与总线控制端预存的应答信息不一致,则总线控制端将该总线终端对应的RT地址表示为非法接入,当总线控制端轮询完所有N个总线终端后,总线终端的轮询检测结束,总线控制端中的终端接入状态表初始状态建立完毕;

总线控制端根据总线任务队列执行相应总线终端的遥测业务和指令业务,对于RT地址表示为非法介入的终端设备,总线控制端将停止对该终端的通信;

总线控制端周期性的重新对RT地址表示为未接入的总线终端进行检测,当检测到有新终端接入时,则总线控制端修改终端接入状态表对应的该总线终端的接入状态,并同时将该终端设备的遥测业务和指令业务自动加入到总线任务队列中;

当总线控制端与某一个表示为已接入的终端设备出现传输数据中断时,则总线控制端将该终端对应的RT地址更改为未接入,并周期性的对该终端地址进行重新检测。

本发明与现有技术相比的优点在于:

(1)本发明采用自适应的总线通信方法,总线系统在上电后,总线控制端能够自动识别所有接入数据总线的终端设备,并能够在总线工作期间动态的识别数据总线上某一时刻新增或者减少的终端节点。

(2)本发明采用基于终端动态注册表的总线通信方法,总线终端可以在总线系统上电后或者总线系统工作期间,动态的将自身信息注册至总线控制端,总线控制端通过识别动态注册信息,实现灵活的总线数据交互。

(3)本发明采用动态的总线任务周期通信方法,在卫星工作的不同时期能够实现总线终端数据采集周期与指令控制周期的动态调整,以满足遥测采集周期、指令控制周期灵活调整的需求。

附图说明

图1为本发明数据总线架构示意图;

图2为本发明自适应数据总线通信流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述,如图1所示,一种星载综合电子自适应数据总线系统,该总线系统包括数据总线、总线控制端和多个总线终端;多个总线终端通过数据总线电缆连接到总线控制端;总线终端内部装订终端动态注册表;总线控制端内部装订终端接入状态表;

总线控制端是总线上所有任务的主控端,是所有总线数据传输任务的发起者,总线终端设备(RT1—RTN)是挂接在数据总线上的网络从节点,设定每一个总线终端设备只有一个唯一的物理地址,该物理地址用M个比特数据表示,每个比特数据为0或1,终端数量N=2M-2,物理地址的M个比特数据全“0”与全“1”的地址保留,例如:当M为5时,则终端数量为30;

设定终端动态注册表如下表所示,包括:应答信息、任务动态标识、遥测标识、指令标识、指令缓冲标识、遥测数据信息、指令数据信息;应答信息,用于总线控制端与总线终端的握手,总线控制端预先设置的应答信息与总线终端中的应答信息相同;任务动态标识,表明当前终端是否会动态更新终端动态注册表;遥测标识,表明当前终端是否需要遥测采集,包括有遥测业务和无遥测业务两种状态;指令标识,表明当前终端是否需要指令分发,包括有指令和无指令两种状态;指令缓冲标识,表明当前终端能够一次注入的最大指令条数,即最大的指令缓冲数量;遥测数据信息,表明当前终端遥测参数物理地址、数据长度;指令数据信息,表明当前终端设备指令数据存放的物理地址;

项目 释义 应答信息 用于总线控制端与终端数据的握手,例如:0xA5A5 任务动态标识 表明当前终端是否会动态更新终端动态注册表 遥测标识 表明当前终端是否需要遥测采集 指令标识 表明当前终端是否需要指令分发 指令缓冲标识 表明当前终端能够一次注入的最大指令条数 遥测数据信息 表明当前终端遥测参数物理地址、数据长度 指令数据信息 表明当前终端设备指令数据存放的物理地址

如果终端为非动态任务的终端,终端动态注册表为固定数据并预先装订在终端中,当数据总线上电后,总线控制端读取终端动态注册表,不再更新;如果终端为动态任务的终端,终端动态注册表为可变内容,在总线通信过程中,总线控制端每次访问终端前,都会重新获取终端动态注册表;

总线控制端每次访问终端时,当遥测标识表明当前终端需要遥测采集时,总线控制端按照终端动态注册表中遥测数据信息中定义的当前终端遥测参数物理地址、数据长度,获取遥测数据;当遥测标识表明当前终端不需要遥测采集时,总线控制端不获取遥测数据;

当指令标识表明当前终端需要指令分发时,总线控制端按照指令数据信息中定义的当前终端指令数据存放的物理地址,向当前总线终端发送指令;向当前总线终端发送的指令条数不超过指令缓冲标识定义的当前终端设备能够一次注入的最大指令条数;当指令标识表明当前终端不需要指令分发时,总线控制端不向当前总线终端发送指令数据;

对于动态任务的终端,终端动态注册表中遥测标识、指令标识、指令缓冲标识、遥测数据信息、指令数据信息会根据设定发生变化;

设定终端接入状态表,包括终端号、接入状态、指令任务、遥测任务、动态任务、指令周期、遥测周期;终端接入状态表如下表所示:

接入状态包含已接入、未接入、非法接入共3种状态;

总线控制端上电后,所有总线终端均默认为未接入状态;

终端接入状态表中的指令任务,包括指令标识、指令缓冲标识和指令数据信息,由总线控制端在上电后动态从终端动态注册表中的指令标识、指令缓冲标识、指令数据信息中读取;

终端接入状态表中的遥测任务,包括遥测标识、遥测数据信息,由总线控制端在上电后动态从终端动态注册表中的遥测标识、遥测数据信息中读取;

终端接入状态表中的动态任务,包括任务动态标识,由总线控制端在上电后动态从终端动态注册表中的任务动态标识中获取;

总线控制端上电后,所有终端接入状态表中的终端的指令任务,遥测任务默认为无指令、遥测任务默认为无遥测业务、动态任务为非动态;

指令周期为总线控制端向各总线终端发送指令的周期;

遥测周期表示总线控制端向各总线终端采集遥测数据的周期;

指令周期和遥测周期可以根据卫星运行过程中的不同需求进行调整,总线最小的任务周期为T0,T0的值可以根据总线的应用场景进行自定义,T0的值装订在总线控制端内部。终端设备的任务周期范围为:T0—nT0,n的范围:1<n≤1024。在总线控制端上电后,所有总线终端的指令任务周期与遥测任务周期均为默认值T1,T0<T1<nT0,T1的值可以根据总线的应用场景进行自定义。例如定义T0为64ms,定义TI为256ms。

地面对终端接入状态表有最高的控制权,即能通过地面指令修改终端接入状态表,地面也可以通过地面指令禁止总线控制端自动向总线终端获取终端动态注册表中的信息;

总线控制端在数据总线上电后,对总线上RT1—RTN所有的总线终端进行轮询检测,即总线控制端依次从RT1到RTN向每个总线终端获取终端动态注册表,当总线终端未反馈终端动态注册表时,将总线终端对应的RT地址表示为未接入,即该总线终端未接入数据总线;当总线终端反馈终端动态注册表后,若总线控制端判断反馈的终端动态注册表中的应答信息是否与总线控制端预存的应答信息一致,则将总线终端对应的RT地址表示为已接入,即确认当前终端设备已经接入数据总线,随即总线控制端根据已接入总线终端反馈的动态注册表获知当前已接入总线终端所需要的遥测业务和指令业务;

总线控制端在读取终端动态注册表数据后,将总线终端动态注册表的信息更新至总线控制端的终端接入状态表中,并将该总线终端的遥测业务和指令业务添加到设定的总线任务队列中,总线控制端按照总线任务队列执行遥测业务和指令业务;

若总线控制端判断反馈的终端动态注册表中的应答信息是否与总线控制端预存的应答信息不一致,则总线控制端将该总线终端对应的RT地址表示为非法接入,当总线控制端轮询完所有N个总线终端后,总线终端的轮询检测结束,总线控制端中的终端接入状态表初始状态建立完毕。

总线终端接入状态表建立过程如图2所示;

总线控制端根据总线任务队列执行相应总线终端的遥测业务和指令业务,对于RT地址表示为非法介入的终端设备,总线控制端将停止对该终端的通信;

总线控制端周期性的重新对RT地址表示为未接入的总线终端进行检测,当检测到有新终端接入时,则总线控制端修改终端接入状态表对应的该总线终端的接入状态,并同时将该终端设备的遥测业务和指令业务自动加入到总线任务队列中;

当总线控制端与某一个表示为已接入的终端设备出现传输数据中断时,则总线控制端将该终端对应的RT地址更改为未接入,并周期性的对该终端地址进行重新检测。

一种星载综合电子自适应数据总线系统的通信方法,步骤如下:

(1)定义星上总线系统包括数据总线、总线控制端和多个总线终端;多个总线终端通过数据总线电缆连接到总线控制端;总线终端内部装订终端动态注册表;总线控制端内部装订终端接入状态表;

总线控制端是总线上所有任务的主控端,是所有总线数据传输任务的发起者,总线终端设备(RT1—RTN)是挂接在数据总线上的网络从节点,设定每一个总线终端设备只有一个唯一的物理地址,该物理地址用M个比特数据表示,每个比特数据为0或1,终端数量N=2M-2,物理地址的M个比特数据全“0”与全“1”的地址保留,例如:当M为5时,则终端数量为30;

(2)为实现终端自身任务的动态注册,在总线终端内部设定终端动态注册表,包括:应答信息、任务动态标识、遥测标识、指令标识、指令缓冲标识、遥测数据信息、指令数据信息;应答信息,用于总线控制端与总线终端的握手,总线控制端预先设置的应答信息与总线终端中的应答信息相同,例如将总线控制端与总线终端的应答信息设置为0xA5A5,只有正确将应答信息装订为0xA5A5总线终端设备才能被总线控制端识别;任务动态标识,表明当前终端是否会动态更新终端动态注册表;遥测标识,表明当前终端是否需要遥测采集,包括有遥测业务和无遥测业务两种状态,总线终端的遥测业务一般指总线终端为卫星其他设备提供遥测参数采集,遥测参数类型包括模拟量遥测、温度量遥测、数字量遥测等;指令标识,表明当前终端是否需要指令分发,包括有指令和无指令两种状态,总线终端设备的指令一般用于改变总线终端自身状态的或是通过总线终端设备转发至卫星其他设备,并控制卫星其他设备的状态;指令缓冲标识,表明当前终端能够一次注入的最大指令条数,即最大的指令缓冲数量,例如定义指令缓冲数量为10,则表示总线控制端一次最多只能给该总线终端设备发送10条指令;遥测数据信息,表明当前终端遥测参数物理地址、数据长度,例如定义遥测参数物理地址为0x1000,数据长度0x0100;指令数据信息,表明当前终端设备指令数据存放的物理地址,例如定义指令数据物理地址为0x5000,则总线控制端向当前终端设备地址为0x5000的空间发送指令数据;

如果终端为非动态任务的终端,终端动态注册表为固定数据并预先装订在终端中,当数据总线上电后,总线控制端读取终端动态注册表,在后续总线通信过程中,总线控制端不再更新该终端设备的终端动态注册表;如果终端为动态任务的终端,终端动态注册表为可变内容,在总线通信过程中,总线控制端每次访问终端前,都会重新获取终端动态注册表;

总线控制端每次访问终端时,当遥测标识表明当前终端需要遥测采集时,总线控制端按照终端动态注册表中遥测数据信息中定义的当前终端遥测参数物理地址、数据长度,获取遥测数据,遥测数据为当前总线终端所采集的遥测参数;当遥测标识表明当前终端不需要遥测采集时,总线控制端不获取遥测数据;

当指令标识表明当前终端需要指令分发时,总线控制端按照指令数据信息中定义的当前终端指令数据存放的物理地址,向当前总线终端发送指令;向当前总线终端发送的指令条数不超过指令缓冲标识定义的当前终端设备能够一次注入的最大指令条数;当指令标识表明当前终端不需要指令分发时,总线控制端不向当前总线终端发送指令数据;

对于动态任务的终端,终端动态注册表中遥测标识、指令标识、指令缓冲标识、遥测数据信息、指令数据信息会根据设定发生变化,例如遥测标识从无遥测变化至有遥测,遥测数据信息中的遥测物理地址及数据长度发生变化。

(3)为实现总线控制端对各总线终端的动态管理,在总线控制端内部设定终端接入状态表,包括终端号、接入状态、指令任务、遥测任务、动态任务、指令周期、遥测周期;

接入状态包含已接入、未接入、非法接入共3种状态;

总线控制端上电后,所有总线终端均默认为未接入状态;

终端接入状态表中的指令任务,包括指令标识、指令缓冲标识和指令数据信息,由总线控制端在上电后动态从步骤(2)中的终端动态注册表中的指令标识、指令缓冲标识、指令数据信息中读取;

终端接入状态表中的遥测任务,包括遥测标识、遥测数据信息,由总线控制端在上电后动态从步骤(2)中的终端动态注册表中的遥测标识、遥测数据信息中读取;

终端接入状态表中的动态任务,包括任务动态标识,由总线控制端在上电后动态从步骤(2)中的终端动态注册表中的任务动态标识中获取;

总线控制端上电后,所有终端接入状态表中的终端的指令任务,遥测任务默认为无遥测业务、指令任务默认为无指令业务、动态任务为非动态;

指令周期为总线控制端向各总线终端发送指令的周期;

遥测周期表示总线控制端向各总线终端采集遥测数据的周期;

地面对终端接入状态表有最高的控制权,即能通过地面指令修改终端接入状态表中的任意内容,例如通过地面指令将终端接入状态表中RT01的动态任务标识从非动态修改为动态,则总线控制端每次访问RT01时,都会重新获取RT01的终端动态注册表。地面也可以通过地面指令禁止总线控制端自动向总线终端获取终端动态注册表中的信息;

(4)总线控制端在数据总线上电后,对总线上RT1—RTN所有的总线终端进行轮询检测,即总线控制端依次从RT1到RTN向每个总线终端获取终端动态注册表,当总线终端未反馈终端动态注册表时,将总线终端对应的RT地址表示为未接入,即该总线终端未接入数据总线;当总线终端反馈终端动态注册表后,若总线控制端判断反馈的终端动态注册表中的应答信息与总线控制端预存的应答信息一致,则将总线终端对应的RT地址表示为已接入,即确认当前终端设备已经接入数据总线,随即总线控制端根据已接入总线终端反馈的动态注册表获知当前已接入总线终端所需要的遥测业务和指令业务;

总线控制端在读取终端动态注册表数据后,将总线终端动态注册表的信息更新至总线控制端的终端接入状态表中,并将该总线终端的遥测业务和指令业务添加到设定的总线任务队列中,总线控制端按照总线任务队列执行各终端设备所需的遥测业务和指令业务;

若总线控制端判断反馈的终端动态注册表中的应答信息与总线控制端预存的应答信息不一致,则总线控制端将该总线终端对应的RT地址表示为非法接入,当总线控制端轮询完所有N个总线终端后,总线终端的轮询检测结束,总线控制端中的终端接入状态表初始状态建立完毕,终端接入状态表初始态建立流程如图2所示;

总线控制端根据总线任务队列执行相应总线终端的遥测业务和指令业务,对于RT地址表示为非法介入的终端设备,总线控制端将停止对该终端的通信,若地面希望重新尝试与该非法介入的终端设备重新通信,可以通过地面遥控指令修改终端接入状态表,将该终端的接入状态从非法接入修改为未接入;

总线控制端周期性的重新对RT地址表示为未接入的总线终端进行检测,当检测到有新终端接入时,则总线控制端修改终端接入状态表对应的该总线终端的接入状态,并同时将该终端设备的遥测业务和指令业务自动加入到总线任务队列中;

当总线控制端与某一个表示为已接入的终端设备出现传输数据中断时,则总线控制端将该终端对应的RT地址更改为未接入,并周期性的对该终端地址进行重新检测。

本发明已经在卫星综合电子系统数据总线通信中得以应用,自适应数据总线通信方法有效解决了总线通用性较差、总线数据交互机制不灵活、总线任务周期不可动态修改等问题,有效提升了卫星数据总线通信的自适应性和灵活性。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

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