一种小卫星CAN总线监视系统技术方案

一种小卫星CAN总线监视系统，包括安装于PXI机箱内部的零槽控制器和CAN总线数据采集卡。CAN总线数据采集卡通过CAN电缆实时采集卫星CAN总线上的数据，并通过PXI总线发送给零槽控制器。零槽控制器包括配置模块、接收模块、解析模块、显示模块、保存模块和查询模块。本发明专利技术监视系统实现了CAN总线监视器的模块化和板卡化，可与其他测试设备集成于一个PXI机箱中，组成一体化测试设备，具有较好的集成性和便携性。通过零槽控制器对CAN总线原始数据进行解析，将轮询控制序列、遥测包、间接指令、上行数据块和广播等信息分类显示和存储，便于卫星测试过程中CAN总线数据的查询和问题定位。

A CAN bus monitoring system for small satellites

A small satellite CAN bus monitoring system, including a zero slot controller installed in the PXI chassis and a CAN bus data acquisition card. The CAN bus data acquisition card collects the data from the satellite CAN bus through the CAN cable, and sends it to the zero slot controller via the PXI bus. The zero slot controller comprises a configuration module, a receiving module, an analytic module, a display module, a storage module and a query module. The monitoring system of the invention realizes the modularization and the card board of the CAN bus monitor, and can be integrated with other test equipment in a PXI case to form an integrated testing device, and has better integration and portability. Through the slot 0 controller carries on the analysis to the original data of CAN bus, the polling control sequence, telemetry packet, indirect instruction, uplink data block and broadcast information classification and storage, query and location of CAN bus data for satellite testing process.

【技术实现步骤摘要】
一种小卫星CAN总线监视系统
本专利技术涉及一种基于PXI总线的小卫星CAN总线数据处理系统。
技术介绍
CAN总线是小卫星星务系统的重要组成部分，即星务系统通过基于CAN总线的现场网络来协调、控制星上设备的相互连接，完成包括信息流、动作流、能量流的动态作业。在卫星测试过程中，可通过监视CAN总线上的数据流信息，来分析并定位系统故障，查找隐患。现有的CAN总线监视器，其历史数据是以原始帧为单位存储在一个文本文件中的，并没有对帧数据进行分类解包，在查询和排故过程中，只能从大量的数据中逐帧查找，查询速度慢，定位问题较困难。同时，现有的CAN总线监视器功能较单一，不能与其他设备集成，增加了测试设备的复杂性。纵观各个行业的测试技术应用和发展，测试设备的小型化、一体化、智能化是测试发展的趋势。考虑小卫星自身体积小、研制周期短的特点，结合未来小卫星研制周期短、数量多的需求，要求小卫星测试系统具备体积小、集成度高、快速构建等特点，而现有的CAN总线监视器显然已经无法满足上述要求。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种新型的小卫星CAN总线监视系统，通过采用PXI总线技术和虚拟仪器技术，实现了CAN总线监视的模块化和板卡化，便于和其他测试设备进行集成，实现便携式的CAN总线测试设备。同时，通过零槽控制器对CAN总线的原始数据进行解析，获取轮询控制序列、遥测包、间接指令、上行数据块和广播信息并分类显示和存储，便于卫星测试过程中CAN总线数据的查询和问题定位。本专利技术的技术解决方案是：一种小卫星CAN总线监视系统，包括安装于PXI机箱内部的零槽控制器和CAN总线数据采集卡，CAN总线数据采集卡通过CAN电缆实时采集卫星CAN总线上的数据，并通过PXI总线发送给零槽控制器，零槽控制器对传来的卫星CAN总线数据进行实时处理和显示；所述的零槽控制器包括配置模块、接收模块、解析模块、显示模块、保存模块和查询模块，其中：配置模块：将不同型号卫星的CAN总线通信协议分别以配置文件的形式进行存储；所述的配置文件包括数据优先级、站地址和数据帧类型三类信息，其中数据优先级用于标识不同类型数据帧的优先级别，站地址表示数据帧的来源或目标发送地址，数据帧类型包括轮询控制序列、遥测包、间接指令、上行数据块和广播；接收模块：监听CAN总线上发送过来的数据并接收，根据CAN总线通信协议中的标准CAN帧格式，将接收到的数据进行格式化处理后送至解析模块和显示模块；解析模块：调用配置模块中的配置文件，从接收模块发来的标准CAN帧中识别出不同类型的数据帧，对于仅从单个数据帧即可获取完整数据信息的单帧数据，直接送至显示模块和保存模块；对于需要多个数据帧进行组合才能获取完整数据信息的多帧数据，首先对需要关联组合的数据帧进行数据组包，并将组包后的数据送至显示模块和保存模块；显示模块：实时显示接收模块格式化后的标准CAN帧、解析模块处理得到的轮询控制序列、遥测包、间接指令、上行数据块和广播；保存模块：将接收模块接收到的原始CAN总线数据以帧为单位，按接收的时间顺序进行存储；将解析模块处理得到的遥测包、上行数据块和广播均以包为单位，按数据包时间顺序进行存储，所述的数据包时间为该包数据包括的第一帧数据出现的时间；将解析模块处理得到的轮询控制序列和间接指令以帧为单位，按接收的时间顺序进行存储；查询模块：对保存模块中存储的数据，分成原始帧、轮询控制序列、遥测包、间接指令、上行数据块和广播六种类别进行查询。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术CAN总线监视系统基于PXI总线技术，用零槽控制器和CAN总线数据采集卡代替原来的计算机和CAN总线转接盒，将系统集中于一个PXI机箱中，通过PXI总线进行通信，实现了测试设备的模块化和板卡化，同时还可与其他测试设备集成在一起，节省了测试资源，使卫星测试设备具有了较好的集成性和便携性；(2)本专利技术系统将CAN总线数据进行分类解析，解出轮询控制序列、遥测包、间接指令、上行数据块和广播信息，并分类进行显示和存储，便于卫星测试时对CAN总线数据进行监视和查询，在测试排故过程中，便于问题定位。附图说明图1为本专利技术监视系统的组成原理图；图2为本专利技术监视系统的数据解析流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术CAN总线监视系统从硬件上主要包括PXI机箱、零槽控制器和CAN卡。1)PXI机箱本专利技术主要基于PXI总线技术，以PXI机箱作为平台，将各功能模块集成为一台一体化的卫星测试设备。PXI机箱采用NIPXI-1042型号，该机箱有1个零槽和8个卡槽，体积较小，便携性较好。2)零槽控制器零槽控制器是测试设备的控制核心，完成对各测试功能模块的控制、监视、参数配置、数据采集、数据广播等功能。本专利技术采用NIPXI-8108零槽控制器。3)CAN总线数据采集卡CAN卡通过高速CAN电缆与星上连接，采集CAN总线上的数据，通过PXI总线发给零槽控制器进行处理。本专利技术采用NIPXI-8513CAN总线数据采集卡，具有2端口的高速CAN接口，端口间隔离和CAN-PC间隔离。为了实现控制功能，本专利技术CAN总线监视系统的零槽控制器主要包括六个模块，分别为：配置模块、接收模块、解析模块、显示模块、保存模块和查询模块。1)配置模块CAN总线标准数据帧由7个不同的位场组成，分别是：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结束。仲裁场和控制场主要包括数据帧的优先级、站地址、数据类型等信息，数据场为有效数据。为了使总线测试系统具有通用性，可用于不同型号卫星的CAN总线测试，本专利技术设置了配置模块，将不同型号卫星的CAN总线通信协议以配置文件的形式导入。配置文件主要给出三类信息，分别为数据优先级、站地址和数据帧类型，分别配置如下：(1)数据优先级PRI根据实时性要求，不同数据包有不同的优先级，数值越小表示优先级越高。例如，如表1所示的设定方式。表1优先级配置表PRI(B)描述PRI1广播PRI2数据块PRI3间接指令PRI4轮询……PRIn保留(2)站地址ADD表示数据帧的目的地或数据源。如采用表2的方式进行设置。表2站地址配置表ADD(B)下位机ADD1下位机1ADD2下位机2ADD3下位机3……ADDn下位机n(3)数据帧类型TYPE数据帧的类型可以参照表3的方式进行配置。表3数据类型配置表TYPE(B)描述TYPE1数据块TYPE2间接指令TYPE3轮询TYPE4广播……TYPEn保留2)接收模块CAN卡从CAN总线上接收来的原始数据，其数据格式和星务规定的标准CAN格式不一致，要根据《CAN总线通信协议》，将仲裁场和控制场的数据处理并表达为标准格式，便于后续的数据解析。接收模块的主要功能是接收CAN总线上发来的数据，并转换成标准CAN格式。接收模块在运行时处于监听状态，当监听到网络上有数据发送过来时自动接收数据，并根据CAN总线协议中CAN帧的格式，将收到数据进行分析处理，表达为星务规定的标准CAN格式并显示，同时将数据发送给解析模块和保存模块。3)解析模块CAN总线上的数据主要包括轮询控制序列及应答、间接指令及应答、上行数据块及应答和广播等几类。解析模块的主要功能是将CAN总线上的原始数据，根据《CAN总线通信协议》解析并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小卫星CAN总线监视系统，其特征在于：包括安装于PXI机箱内部的零槽控制器和CAN总线数据采集卡，CAN总线数据采集卡通过CAN电缆实时采集卫星CAN总线上的数据，并通过PXI总线发送给零槽控制器，零槽控制器对传来的卫星CAN总线数据进行实时处理和显示；所述的零槽控制器包括配置模块、接收模块、解析模块、显示模块、保存模块和查询模块，其中：配置模块：将不同型号卫星的CAN总线通信协议分别以配置文件的形式进行存储；所述的配置文件包括数据优先级、站地址和数据帧类型三类信息，其中数据优先级用于标识不同类型数据帧的优先级别，站地址表示数据帧的来源或目标发送地址，数据帧类型包括轮询控制序列、遥测包、间接指令、上行数据块和广播；接收模块：监听CAN总线上发送过来的数据并接收，根据CAN总线通信协议中的标准CAN帧格式，将接收到的数据进行格式化处理后送至解析模块和显示模块；解析模块：调用配置模块中的配置文件，从接收模块发来的标准CAN帧中识别出不同类型的数据帧，对于仅从单个数据帧即可获取完整数据信息的单帧数据，直接送至显示模块和保存模块；对于需要多个数据帧进行组合才能获取完整数据信息的多帧数据，首先对需要关联组合的数据帧进行数据组包，并将组包后的数据送至显示模块和保存模块；显示模块：实时显示接收模块格式化后的标准CAN帧以及解析模块处理得到的轮询控制序列、遥测包、间接指令、上行数据块和广播；保存模块：将接收模块接收到的原始CAN总线数据以帧为单位，按接收的时间顺序进行存储；将解析模块处理得到的遥测包、上行数据块和广播均以包为单位，按数据包时间顺序进行存储，所述的数据包时间为该包数据包括的第一帧数据出现的时间；将解析模块处理得到的轮询控制序列和间接指令以帧为单位，按接收的时间顺序进行存储；查询模块：对保存模块中存储的数据，分成原始帧、轮询控制序列、遥测包、间接指令、上行数据块和广播六种类别进行查询。...

【技术特征摘要】
1.一种小卫星CAN总线监视系统，其特征在于：包括安装于PXI机箱内部的零槽控制器和CAN总线数据采集卡，CAN总线数据采集卡通过CAN电缆实时采集卫星CAN总线上的数据，并通过PXI总线发送给零槽控制器，零槽控制器对传来的卫星CAN总线数据进行实时处理和显示；所述的零槽控制器包括配置模块、接收模块、解析模块、显示模块、保存模块和查询模块，其中：配置模块：将不同型号卫星的CAN总线通信协议分别以配置文件的形式进行存储；所述的配置文件包括数据优先级、站地址和数据帧类型三类信息，其中数据优先级用于标识不同类型数据帧的优先级别，站地址表示数据帧的来源或目标发送地址，数据帧类型包括轮询控制序列、遥测包、间接指令、上行数据块和广播；接收模块：监听CAN总线上发送过来的数据并接收，根据CAN总线通信协议中的标准CAN帧格式，将接收到的数据进行格式化处理后送至解析模块和显示模块；解析模块：调用配置模块中的配置文...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊妍睿，杨海龙，柳佳，何铭俊，李泓杉，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11