一种航天器通用接口控制器制造技术

一种航天器通用接口控制器，包括总线HOST接口处理单元、UART接口处理单元、TDM仲裁处理单元、指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元、遥测状态组帧处理单元。本发明专利技术通用控制器通过可代替处理器实现对时序并行接口、非时序并行接口、串行数据输出接口、串行数据输入接口、串行数据采集接口的协议处理和时序控制，并实现与星载总线、UART接口等接口间的数据交互和协议处理，改善了传统航天器综合电子计算机的总线体系架构，简化了处理器与各接口之间的信息交互，提高了航天器综合电子系统的整体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种航天器通用接口控制器
本专利技术属于航天器综合电子
，涉及一种航天器上使用的接口控制器。
技术介绍
综合电子系统是航天器信息处理的中枢，与航天器其他分系统之间具有大量的航天器通信接口。在传统的航天器电子接口设计中，由于电路设计和软件设计的不同，航天器通信接口的操作时序和速率在不同的航天器中并不完全相同，这些接口大部分为非标自定义接口，造成接口形式专用且种类繁多、可靠性差、故障模式多等问题，极大的限制了航天器电子部件和硬件模块的可靠性、通用性以及复用性；同时这些接口完全由处理器进行控制，一般是需要多少个航天器通信接口，就需要有多少个通信接口直接连接在处理器上，并由处理器逐个对这些航天器通信接口进行读写操作以达到时序控制的目的。但由于每种航天器的通信接口不同，所以处理器的读写操作时序以及协议处理各不相同，造成了处理器与航天器通信接口之间必须专用设计，无法实现通用、复用、可灵活扩展的目的。另外随着航天器通信接口控制时序的多样性以及接口数量和速率的不断提升，处理器对这些接口的控制需要由多种控制软件进行操作，每个数据通信接口对应不同的控制软件，而控制软件的多样性不仅带来了工作量的增大，也带来了更多的故障模式，同时处理器对这些接口的控制占用了大量机时，每种数据通信接口的操作速率各不相同，处理器必须按照最慢的数据通信接口来设定访问速度，由此拖慢了处理器的运行速率，造成了机时的浪费，使得处理器仅对底层接口的控制已不堪重负，无法充分发挥处理器的计算资源来满足航天器高层次任务的需求。因此，目前迫切需要一种航天器综合电子系统通用接口控制器，可以涵盖并实现各种航天器外部接口的功能，使处理器仅与通用接口控制器进行通信即可，而对各种不同航天器外部接口的时序控制和协议处理则由通用接口控制器代替处理器实现，以提高综合电子系统的工作效率。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，以一种航天器通用接口控制器代替处理器完成对各种航天器通信接口的时序控制和协议处理，实现了航天器通信接口的标准化和通用化，同时处理器仅需通过标准通用总线实现与通用接口控制器之间的通信，而不需关心各种航天器通信接口的操作，简化并统一了处理器的信息交互接口，减少了处理器软件的种类和复杂性，并且无需考虑快速和慢速航天器通信接口操作速率的兼容性，提升了处理器机时的利用率。本专利技术的技术解决方案是：一种航天器通用接口控制器，包括总线HOST接口处理单元、UART接口处理单元、TDM仲裁处理单元、指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元、遥测状态组帧处理单元，其中：总线HOST接口处理单元：经由TDM仲裁处理单元获取指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元或者遥测状态组帧处理单元对星载总线的操作控制信号和地址信号，据此从星载总线上读取指令数据并经由TDM仲裁处理单元进行信息反馈，或者经由TDM仲裁处理单元获取指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元、遥测状态组帧处理单元中的应答数据并写入星载总线输出；UART接口处理单元：采用异步串行的方式进行数据传输，对UART接口链路层指令协议数据单元进行接收，并对校验域进行判断，当且仅当校验域数据校验正确时产生UART接口控制信号至指令解析处理单元；经由TDM仲裁处理单元获取指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元或者遥测状态组帧处理单元对UART接口的操作控制信号、地址信号和数据信号，将UART接口应用层指令协议单元经由TDM仲裁处理单元送到指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元或者遥测状态组帧处理单元；经由TDM仲裁处理单元获取指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元、遥测状态组帧处理单元的UART接口应用层应答协议单元，并在此基础上形成UART接口链路层应答协议单元，进行并串转换后向UART接口输出；指令解析处理单元：响应星载总线的时间触发信号以及UART接口控制信号，从星载总线或UART接口处理单元获取指令数据中的功能域信息，并进行解析和译码，根据指令类型产生读控制信号或写控制信号，根据等待周期产生读写等待周期控制信号，根据数据读写位宽产生读写位宽控制信号，根据数据长度产生数据长度控制信号，根据外设地址产生起始地址控制信号，并输出给时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元或者遥测状态组帧处理单元；TDM仲裁处理单元：根据“先来先得”结合“优先级”的策略为每个接口处理单元分配对总线HOST接口处理单元及UART接口处理单元的访问窗口；将针对总线HOST接口处理单元和UART接口处理单元的请求信号分别组成一个一维数组，对产生的两个请求数组按照比特位分配优先级，同时针对总线HOST接口处理单元以及UART接口处理单元分别产生一个用于应答的一维数组，应答一维数组中每一比特与请求一维数组中的每一比特一一对应；当请求一维数组中仅有一比特请求信号有效时，则将对应的应答一维数组中对应的比特位置为有效；当请求一维数组中同时有多比特请求信号有效时，提取出优先级最高的有效请求信号，并将应答一维数组中对应的比特位置为有效，其他有效请求信号对应的应答信号不会置为有效；当请求一维数组中的请求信号有效，并且已经将对应的应答信号置为有效后，此时更高优先级的请求信号变为有效，则保持已经有效的应答信号不变，直到对应的请求信号撤消后，再来处理更高优先级的请求信号；在应答一维数组中存在有效的应答信号时，则根据有效的应答信号选择出总线HOST接口单元或UART接口处理单元进行应答；时序并行接口处理单元：用于实现对并行IO接口的读写访问控制，当接收到有效的读控制信号时，将起始地址控制信号中的数据直接作为并行IO接口读地址，按照读写位宽控制信号控制并行IO接口的读取数据宽度，根据读写等待周期控制信号控制一次读访问操作所需的时间，在等待周期规定的时间到后对并行IO接口读取的数据进行锁存完成一次读访问操作，之后将并行IO接口的读地址自动加1，继续下一次读访问操作，直到完成数据长度控制信号规定长度的数据读访问操作后，向TDM仲裁处理单元提出请求信号，在获得应答信号后，对于总线HOST接口单元数据，获取总线基地址，以总线基地址为起始地址将读取的数据送给总线HOST接口处理单元；对于UART接口数据，将读取的数据作为UART接口应用层应答协议单元送给UART接口处理单元；当接收到有效的写控制信号时，对于UART接口数据，向TDM仲裁处理单元提出UART接口请求信号，在获得应答信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航天器通用接口控制器，其特征在于：包括总线HOST接口处理单元、UART接口处理单元、TDM仲裁处理单元、指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元、遥测状态组帧处理单元，其中：总线HOST接口处理单元：经由TDM仲裁处理单元获取指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元或者遥测状态组帧处理单元对星载总线的操作控制信号和地址信号，据此从星载总线上读取指令数据并经由TDM仲裁处理单元进行信息反馈，或者经由TDM仲裁处理单元获取指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元、遥测状态组帧处理单元中的应答数据并写入星载总线输出；UART接口处理单元：采用异步串行的方式进行数据传输，对UART接口链路层指令协议数据单元进行接收，并对校验域进行判断，当且仅当校验域数据校验正确时产生UART接口控制信号至指令解析处理单元；经由TDM仲裁处理单元经由TDM仲裁处理单元获取指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元或者遥测状态组帧处理单元对UART接口的操作控制信号和地址数据信号，将UART接口应用层指令协议单元经由TDM仲裁处理单元送到指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元或者遥测状态组帧处理单元；经由TDM仲裁处理单元获取指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元、遥测状态组帧处理单元的UART接口应用层应答协议单元，并在此基础上形成UART接口链路层应答协议单元，进行并串转换后向UART接口输出；指令解析处理单元：响应星载总线的时间触发信号以及UART接口控制信号，从星载总线或UART接口处理单元获取指令数据中的控制域信息，并进行解析和译码，根据指令类型产生读控制信号或写控制信号，根据等待周期产生读写等待周期控制信号，根据数据读写位宽产生读写位宽控制信号，根据数据长度产生数据长度控制信号，根据外设地址产生起始地址控制信号，并输出给时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元或者遥测状态组帧处理单元；TDM仲裁处理单元：根据“先来先得”结合“优先级”的策略为每个接口处理单元分配对总线HOST接口处理单元及UART接口处理单元的访问窗口；将针对总线HOST接口处理单元和UART接口处理单元的请求信号分别组成一个一维数组，对产生的两个请求数组按照比特位分配优先级，同时针对总线HOST接口处理单元以及UART接口处理单元分别产生一个用于应答的一维数组，应答一维数组中每一比特与请求一维数组中的每一比特一一对应；当请求一维数组中仅有一比特请求信号有效时，则将对应的应答一维数组中对应的比特位置为有效；当请求一维数组中同时有多比特请求信号有效时，提取出优先级最高的有效请求信号，并将应答一维数组中对应的比特位置为有效，其他有效请求信号对应的应答信号不会置为有效；当请求一维数组中的请求信号有效，并且已经将对应的应答信号置为有效后，此时更高优先级的请求信号变为有效，则保持已经有效的应答信号不变，直到对应的请求信号撤消后，再来处理更高优先级的请求信号；在应答一维数组中存在有效的应答信号时，则根据有效的应答信号选择出总线HOST接口单元或UART接口处理单元进行应答；时序并行接口处理单元：用于实现对并行IO接口的读写访问控制，当接收到有效的读控制信号时，将起始地址控制信号中的数据直接作为并行IO接口读地址，按照读写位宽控制信号控制并行IO接口的读取数据宽度，根据读写等待周期控制信号控制一次读访问操作所需的时间，在等待周期规定的时间到后对并行IO接口读取的数据进行锁存完成一次读访问操作，之后将并行IO接口的读地址自动加1，继续下一次读访问操作，直到完成数据长度控制信号规定长度的数据读访问操作后，向TDM仲裁处理单元提出请求信号，在获得应答信号后，对于总线HOST接口单元数据，获取总线基地址，以总线基地址为起始地址将读取的数据送给总线HOST接口处理单元；对于UART接口数据，将读取的数据作为UART接口应用层应答协议单元送给UART接口处理单元；当接收到有效的写控制信号时，对于UART接口数据，向TDM仲裁...

【技术特征摘要】
1.一种航天器通用接口控制器，其特征在于：包括总线HOST接口处理单元、UART接口处理单元、TDM仲裁处理单元、指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元、遥测状态组帧处理单元，其中：总线HOST接口处理单元：经由TDM仲裁处理单元获取指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元或者遥测状态组帧处理单元对星载总线的操作控制信号和地址信号，据此从星载总线上读取指令数据并经由TDM仲裁处理单元进行信息反馈，或者经由TDM仲裁处理单元获取指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元、遥测状态组帧处理单元中的应答数据并写入星载总线输出；UART接口处理单元：采用异步串行的方式进行数据传输，对UART接口链路层指令协议数据单元进行接收，并对校验域进行判断，当且仅当校验域数据校验正确时产生UART接口控制信号至指令解析处理单元；经由TDM仲裁处理单元获取指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元或者遥测状态组帧处理单元对UART接口的操作控制信号、地址信号和数据信号，将UART接口应用层指令协议单元经由TDM仲裁处理单元送到指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元或者遥测状态组帧处理单元；经由TDM仲裁处理单元获取指令解析处理单元、时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元、遥测状态组帧处理单元的UART接口应用层应答协议单元，并在此基础上形成UART接口链路层应答协议单元，进行并串转换后向UART接口输出；指令解析处理单元：响应星载总线的时间触发信号以及UART接口控制信号，从星载总线或UART接口处理单元获取指令数据中的功能域信息，并进行解析和译码，根据指令类型产生读控制信号或写控制信号，根据等待周期产生读写等待周期控制信号，根据数据读写位宽产生读写位宽控制信号，根据数据长度产生数据长度控制信号，根据外设地址产生起始地址控制信号，并输出给时序并行接口处理单元、非时序并行接口处理单元、串行数据输出接口处理单元、串行数据输入接口处理单元、串行数据采集接口处理单元或者遥测状态组帧处理单元；所述的星载总线为ARINC659总线；TDM仲裁处理单元：根据“先来先得”结合“优先级”的策略为每个接口处理单元分配对总线HOST接口处理单元及UART接口处理单元的访问窗口；将针对总线HOST接口处理单元和UART接口处理单元的请求信号分别组成一个一维数组，对产生的两个请求数组按照比特位分配优先级，同时针对总线HOST接口处理单元以及UART接口处理单元分别产生一个用于应答的一维数组，应答一维数组中每一比特与请求一维数组中的每一比特一一对应；当请求一维数组中仅有一比特请求信号有效时，则将对应的应答一维数组中对应的比特位置为有效；当请求一维数组中同时有多比特请求信号有效时，提取出优先级最高的有效请求信号，并将应答一维数组中对应的比特位置为有效，其他有效请求信号对应的应答信号不会置为有效；当请求一维数组中的请求信号有效，并且已经将对应的应答信号置为有效后，此时更高优先级的请求信号变为有效，则保持已经有效的应答信号不变，直到对应的请求信号撤消后，再来处理更高优先级的请求信号；在应答一维数组中存在有效的应答信号时，则根据有效的应答信号选择出总线HOST接口单元或UART接口处理单元进行应答；时序并行接口处理单元：用于实现对并行IO接口的读写访问控制，当接收到有效的读控制信号时，将起始地址控制信号中的数据直接作为并行IO接口读地址，按照读写位宽控制信号控制并行IO接口的读取数据宽度，根据读写等待周期控制信号控制一次读访问操作所需的时间，在等待周期规定的时间到后对并行IO接口读取的数据进行锁存完成一次读访问操作，之后将并行IO接口的读地址自动...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟伟，程博文，于敏芳，汪路元，曾连连，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京;11