[發(fā)明專利]一種適用于星載電子設(shè)備的多串口緩存復(fù)用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710178524.3
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN107092574B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李雅瓊;王杰;曹薇華;關(guān)貴注;李涼海
• 申請（專利權(quán)）人: 北京遙測技術(shù)研究所;航天長征火箭技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F13/42
• 分類號: G06F13/42
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發(fā)明提供了一種適用于星載電子設(shè)備的多串口緩存復(fù)用方法，星載綜合電子設(shè)備間為一主多從關(guān)系，主機(jī)根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的指令向各從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)內(nèi)部控制命令，從機(jī)響應(yīng)主機(jī)的內(nèi)部控制命令，向主機(jī)返回相應(yīng)的響應(yīng)信息；或者主機(jī)定時(shí)向從機(jī)發(fā)送遙測采集命令，從機(jī)定期向主機(jī)回傳遙測狀態(tài)信息，主機(jī)從機(jī)之間采用串口進(jìn)行信息交互，主機(jī)采用多時(shí)間片查詢的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)處理，各從機(jī)時(shí)分復(fù)用主機(jī)的串口發(fā)送緩沖區(qū)和串口接收緩沖區(qū)。本發(fā)明解決了一主多從串口通信系統(tǒng)中主機(jī)資源有限無法滿足多從機(jī)數(shù)據(jù)接收存儲空間的問題，節(jié)約了系統(tǒng)資源，提高了代碼效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于星載電子設(shè)備的多串口緩存復(fù)用方法，屬于衛(wèi)星有效載荷嵌入式軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

星載電子設(shè)備主要是一類具有衛(wèi)星綜合管理控制單元功能的設(shè)備。該類星載電子設(shè)備主要功能是管理隸屬分系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)單機(jī)及模塊的工作流程，依據(jù)衛(wèi)星星務(wù)計(jì)算機(jī)發(fā)來的命令信息和工作參數(shù)，綜合管理控制分系統(tǒng)內(nèi)部單機(jī)開機(jī)、執(zhí)行任務(wù)、關(guān)機(jī)、以及遙測遙控等。這一類電子設(shè)備屬于分系統(tǒng)對外的接口單機(jī)，同時(shí)具備分系統(tǒng)任務(wù)管理綜合控制功能，經(jīng)常屬于在軌長加電設(shè)備，通常會選用宇航級的MCU+FPGA組成硬件運(yùn)行環(huán)境，所以形成了該類電子設(shè)備器件等級極高，硬件資源嚴(yán)重不足的特點(diǎn)。而要滿足星載軟件降額要求的條件下，完成分系統(tǒng)在軌工作任務(wù)執(zhí)行管理以及與內(nèi)部各個(gè)單機(jī)間的信息交互管理的任務(wù)，需要設(shè)計(jì)一種MCU+FPGA多串口緩沖復(fù)用的軟件設(shè)計(jì)方法來彌補(bǔ)硬件資源不足的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決星載電子設(shè)備硬件資源不足的問題，通過主機(jī)MCU程序主循環(huán)時(shí)間片切換查詢結(jié)合FPGA開辟復(fù)用收發(fā)緩存區(qū)的方式，完成一對多的串口信息交互功能。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種適用于星載電子設(shè)備的多串口緩存復(fù)用方法，所述復(fù)用方法包括如下步驟：

(1)、主機(jī)MCU程序進(jìn)入主循環(huán)時(shí)接收外部指令，根據(jù)外部指令和時(shí)序，為主循環(huán)每個(gè)相等的時(shí)間片設(shè)置相應(yīng)的發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)志；

(2)、主機(jī)MCU程序在主循環(huán)的每個(gè)時(shí)間片到來時(shí)，判斷相應(yīng)的發(fā)送數(shù)據(jù)標(biāo)志是否有效，如果有效，則將這個(gè)時(shí)間片區(qū)應(yīng)該向指定從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容放到MCU發(fā)送緩沖區(qū)里，并將該指定從機(jī)對應(yīng)的發(fā)送片選地址寫入FPGA中；同時(shí)，判斷MCU接收緩沖區(qū)里是否有新的數(shù)據(jù)幀，如果有，則從FPGA接收緩沖區(qū)中提取數(shù)據(jù)幀，并對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析和處理，之后，將下一個(gè)時(shí)間片主機(jī)需要接收的數(shù)據(jù)幀對應(yīng)的從機(jī)接收片選地址寫入FPGA中；

(3)、主機(jī)就MCU中斷程序?qū)CU發(fā)送緩沖區(qū)發(fā)送至FPGA的發(fā)送緩沖區(qū)，F(xiàn)PGA根據(jù)步驟(3)中MCU寫入的發(fā)送片選地址，選通相應(yīng)的從機(jī)接口將數(shù)據(jù)發(fā)送至相應(yīng)的從機(jī)；

(4)、FPGA收到接收片選地址之后，根據(jù)步驟(3)中MCU寫入的接收片選地址，選通相應(yīng)的從機(jī)接口將相應(yīng)的從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)存入接收緩沖區(qū)中。

所述主機(jī)MCU程序主循環(huán)分為N個(gè)時(shí)間片，所述N為通信協(xié)議中主機(jī)向所有從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀的總數(shù)與接收數(shù)據(jù)幀總數(shù)的最大值。

所述主機(jī)FPGA接收緩沖區(qū)容量不低于通信協(xié)議中主機(jī)接收數(shù)據(jù)幀中最大的數(shù)據(jù)幀對應(yīng)的字節(jié)數(shù)。

當(dāng)中斷周期為T_s、串口波特率Mbps、發(fā)送緩沖區(qū)寬度為W時(shí)，所述發(fā)送緩沖區(qū)的深度大于等于為向上取整運(yùn)算。

所述FPGA包括接收緩沖區(qū)、發(fā)送緩沖區(qū)、接收選通模塊、發(fā)送選通模塊，在MCU發(fā)送的接收片選指令控制下，接收選通模塊選通一路從機(jī)串口發(fā)送的數(shù)據(jù)存入至接收緩沖區(qū)模塊；在MCU發(fā)送的發(fā)送片選指令控制下，發(fā)送選通模塊選通發(fā)送緩沖區(qū)模塊與某一從機(jī)串口接收信號相連接，將緩沖區(qū)模塊中的數(shù)據(jù)發(fā)送至某一個(gè)從機(jī)。

在MCU程序主循環(huán)中N個(gè)時(shí)間片內(nèi)的代碼段內(nèi)設(shè)置最多一段代碼用于向指定從機(jī)發(fā)送指定的一幀數(shù)據(jù)和/或一段代碼用于接收指定的從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。