[發明專利]一種多通道可配置的脈沖發生方法

有效

• 申請號: 201310372742.2
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103490747A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 李圣龍;周新發;石冬生;聶曉慧;任憲朝;李森;肖愛斌
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: H03K3/02
• 分類號: H03K3/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發明涉及一種多路脈沖的產生方法。

背景技術

中央控制器是空間站實驗艙機械臂系統的重要組成部分，需要能夠對實驗艙機械臂系統中的7個關節、2個末端作用器、2個手眼相機的主備份電機電源和線路電源進行直接指令開關操作，共多達80路脈沖輸出通道。指令開關脈沖輸出邏輯采用FPGA實現，在應用中遇到了如下技術問題：

（1）中央控制器需要能夠產生數量繁多的部件電源開關脈沖指令。據估算，單路脈沖發生模塊需要消耗的邏輯資源占星載計算機所選用的FPGA內部邏輯資源的0.56%。如果采用傳統的脈沖發生方法，即每路開關脈沖指令采用獨立的脈沖發生模塊，僅產生80路脈沖就需要消耗FPGA內部資源的45%以上，嚴重擠壓了其他功能所能使用的邏輯資源；

（2）中央控制器需要輸出的指令包含了多種電源的開和關指令脈沖，當同一電源開和關指令脈沖同時產生時，繼電器內部電路將處于不確定狀態，從而影響部件的功能。如果采用傳統的脈沖發生方法，由于各路脈沖通道分別獨立，無法從硬件角度避免同一電源開/關指令脈沖同時有效的情況；

（3）當眾多通道的脈沖同時有效時，有可能會產生較大的瞬時電流，對電路穩定性產生影響。如果采用傳統的脈沖發生方法，由于各路脈沖通道分別獨立，無法從硬件角度避免多路指令脈沖同時有效的情況；

（4）單個部件中不同通道電源開關的先后順序和相位關系需要可配置，傳統的脈沖發生方法并未考慮各脈沖之間的順序和相位關系。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種多通道可配置的脈沖發生方法，可以顯著降低FPGA的資源占用率，并且各通道產生的脈沖之間的順序關系和相位關系可配置。

本發明的技術解決方案是：一種多通道可配置的脈沖發生方法，步驟如下：

（1）將N路脈沖發生通道劃分為相互獨立的M組，其中N>0，0<M≤N，每組包含P路脈沖發生通道；P路脈沖發生通道共用同一個多路選通器，使得每組只有一路脈沖輸出；

（2）對于M組中的每一組，根據該組包含的P路脈沖發生通道所對應的控制對象，將該組包含的P路脈沖發生通道分配通道數字編碼；

（3）對于M組中的每一組，在每次脈沖發生操作前，從該組包含的P路脈沖發生通道中選擇出x路脈沖發生通道，對選出的x路脈沖發生通道進行優先級排序；

（4）對于M組中的每一組，分別設定該組中選出的x路脈沖發生通道所需的脈沖寬度和脈沖相位，其中設定脈沖相位時，選取選出的x路脈沖發生通道中優先級最高的通道作為基準通道，基準通道的相位為具體相位值，其余x-1路脈沖發生通道的脈沖相位采用與基準通道的相位差值來表示；設定脈沖寬度時，x路脈沖發生通道均采用各自所需的絕對數值表示；

（5）對于M組中的每一組，在每次脈沖發生操作前，確定本次脈沖發生通道個數z，z為大于0并且小于等于x的整數；

（6）對于M組中的每一組，首先產生優先級最高通道所需寬度和相位的脈沖信號，并將產生的脈沖信號通過多路選通器選通輸出；然后產生優先級排在次高的通道所需寬度脈沖信號，并根據與基準通道的相位差值關系進行延遲后經過多路選通器選通輸出；依次類推，直至本組中選出的x路脈沖發生通道中優先級最高的z路脈沖通道所需的脈沖依照優先級關系依次輸出完畢。

本發明與現有技術相比的優點在于：

（1）本發明提出的多通道可配置的脈沖發生方法，可以兼容各衛星平臺電子設備的脈沖發生裝置需求；

（2）本發明中單次發射的通道數、通道脈沖寬度及通道之間脈沖相位關系均可配置，具有很強的靈活性；

（3）本發明采用了分組和時分復用邏輯設計思想，同一組內各路脈沖之間順序關系和相位關系可配置，保證了同一時刻每組只有至多一各通道脈沖有效，避免了同一電源開/關指令同時有效的情況，并限制了同時有效的脈沖指令的個數，避免了開關脈沖同時有效和眾多脈沖同時有效所帶來的危害；

（4）本發明進行了通用化和參數化設計，容易進行移植，同時資源占用率大大減小，在ALTERA公司的EPF10K70系列FPGA上進行綜合的資源占用率由45%減少為18%。

附圖說明

圖1為本發明方法的原理圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明多通道可配置脈沖發生方法將N路脈沖分為M個獨立的組，每組主要由三個環節組成：脈沖發生部分、脈沖控制邏輯部分以及通道選通邏輯部分。其中：