综合模块化航空电子系统中的机载电源模块技术方案

本发明专利技术公开了一种综合模块化航空电子系统中的电源模块，包含有RTC芯片、温度芯片、存储器和主处理器，所述主处理器执行以下程序步骤：步骤一：硬件资源初始化；步骤二：在未接收到通用处理模块发来的请求时，实时更新存储器上的状态数据；所述状态数据包含RTC芯片上的时钟数据、温度芯片上的温度信息、各槽位上模块在位信息以及疲劳时间信息；步骤三：当接收到通用处理模块发来的请求时，根据请求的内容从存储器上读取相关状态上传给通用处理模块，或者控制各槽位的供电使能。本发明专利技术实现了电源健康监控、故障管理等功能。

Airborne Power Supply Module in Integrated Modular Avionics System

The invention discloses a power module in an integrated modular avionics system, which includes RTC chip, temperature chip, memory and main processor. The main processor performs the following procedures: step 1: initialization of hardware resources; step 2: real-time updating of state data on memory when no request from the general processing module is received; and step 2: real-time updating of state data on memory; It includes clock data on RTC chip, temperature information on temperature chip, module in-place information on each slot and fatigue time information. Step 3: When receiving the request from general processing module, read the relevant state from memory according to the content of the request and upload it to general processing module, or control the power supply of each slot. The invention realizes the functions of power supply health monitoring and fault management.

【技术实现步骤摘要】
综合模块化航空电子系统中的机载电源模块
本专利技术属于航空电子系统中的机载计算机领域，特别涉及一种基于单片机操作的综合模块化航空电子系统(IMA)中的机载电源模块，该机载电源模块实现了电源健康监控、故障管理等功能，提高了机载电源模块的可靠性。
技术介绍
伴随综合模块化航空电子系统的迅速发展，航空电子设备趋向于复杂化、综合化发展，由此，对于航空电子设备的健康管理与故障检测技术的研究和应用就显得愈发重要。然而对于早期的IMA设备，IMA设备停留在简单的物理综合阶段、物理综合和部分功能综合阶段这两个阶段，其系统的综合范围较小，综合层次较浅，已经越来越不适应当前的IMA设备需求。目前日益综合化和复杂化的IMA技术对其机载电源模块提出了新的要求：a)保障电源供电的高效性和可靠性；b)能够进行维护自检管理；c)网络化、智能化的健康监控管理；d)可以进行必要的故障检测和故障隔离；e)上电次数和时间管理；f)可与相关航空电子设备进行通讯。本专利技术针对上述要求，提出了一种基于STM32单片机的机载电源模块，不仅实现了电源供电功能以外，还实现了电源健康监控、故障管理等功能。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种综合模块化航空电子系统中的电源模块，除了基础的供电功能外，还提供了健康监控功能和故障检测功能。该机载电源模块能在一定程度上增加电源模块的智能化程度，将该机载电源模块应用到IMA平台上，一方面能有效地保障IMA平台上的电源供电，另一方面还能为IMA平台提供健康监控和故障检测功能，提高IMA产品的技术成熟度和智能化水平。本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案实现：一种综合模块化航空电子系统中的电源模块，包含有RTC芯片、温度芯片、存储器和主处理器，其特征在于所述主处理器执行以下程序步骤：步骤一：硬件资源初始化；步骤二：在未接收到通用处理模块发来的请求时，实时更新存储器上的状态数据；所述状态数据包含RTC芯片上的时钟数据、温度芯片上的温度信息、各槽位上模块在位信息以及疲劳时间信息；步骤三：当接收到通用处理模块发来的请求时，根据请求的内容从存储器上读取相关状态数据上传给通用处理模块，或者控制各槽位的供电使能。进一步，步骤三中，还根据请求的内容控制电机模块上的电机/风扇操作、获取并上传电机模块上电机/风扇状态信息。进一步，电源模块有二个，其中一个为主电源模块，另一个为备用电源模块，当主电源模块出现故意时，启动备用电源模块。进一步，电源模块与二个通用处理模块通讯，其中一个为主通用处理模块，另一个为备用通用处理模块，当主通用处理模块出现故障时，电源模块与备用通用处理模块通讯。本专利技术的有益效果在于：a)由于采用基于STM32单片机的机载电源单独智能控制管理的实现方式，本专利技术相比传统的仅提供供电管理的电源控制方式，在电源模块的智能化程度方面有较大的提升。STM32单片机单独控制电源模块供电使能、上电次数和时间管理等，在优化IMA平台电源控制方式的同时，降低了设计难度。b)由于采用电源模块和RTC、EEPROM、电机模块、通用处理模式等相配套的整体设计方案，本专利技术相比传统电源控制方式，在满足基础供电的前提下，实现了电源健康监控、故障管理等功能，提高了IMA产品内电源方面的技术成熟度和智能化水平。c)由于采用机载电源独立智能控制管理的实现方式，本专利技术相比传统的仅提供硬件接口供平台软件使用的电源控制方式，IMA平台软件开发者将不再过于关注电源供电、故障检测、健康监控等底层代码细节的编写，专注于平台软件架构设计和代码开发，帮助其提高自身的软件设计层次。附图说明图1为综合模块化航空电子系统中的电源模块的结构示意图。图2为综合模块化航空电子系统中的电源模块的通讯示意图。图3为主处理器上的软件流程示意图。图4为PCM通讯规约格式。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本实施例所提供的一种综合模块化航空电子系统中的电源模块，除了保障IMA平台的电源供电，电源模块还具备健康监控和故障检测功能，具体包括电源模块可实时检测IMA平台机箱内各个槽位供电使能情况和模块在位信息；电源模块可提供RTC信息，实现时间管理；电源模块可实现上电次数和疲劳时间管理；电源模块可与通用处理模块、电机控制模块进行通讯等。参见图1所示，电源模块包含RTC芯片(DS1339)、温度芯片(MAX1989)、存储器芯片、主处理器(STM32单片机)。电源模块(PCM)和通用处理模块(GPM)、电机模块(MDM)之间的通信接口架构关系如图2所示。PCM通过IIC总线方式与GPM建立通讯网络；通过IIC总线与MDM建立通讯网络。最简系统需求情况下，PCM模块包括主电源模块PCM1和备份电源模块PCM2，其中每个PCM模块都能与至少两个GPM模块进行通讯；与一个MDM模块进通讯。PCM模块至少留有3留IIC总线接口，其中两路用于PCM与GPM之间的通讯(IPMA-A、IPMB-B)，一路用于PCM与MDM之间的通讯(IPMC-C)。IPMA-A通讯网络中，GPM1充当通讯网络的主设备，其他设备充当从设备，GPM1通过该网络控制PCM1和PCM2；同理，IPMB-B通讯网络中，GPM2充当通讯网络的主设备，其他设备充当从设备，GPM1通过该网络控制PCM1和PCM2。PCM1、PCM2与MDM分别建立两条独立的IIC通讯网络(IPMC-C)，在该网络中，PCM充当通讯网络的主设备，MDM充当从设备。参见图3所示，电源模块上主处理器执行的软件流程包含以下步骤：步骤一：硬件资源初始化；步骤二：在未接收到通用处理模块发来的请求时，实时更新存储器上的状态数据；所述状态数据包含时钟数据、温度信息、各槽位上模块在位信息以及疲劳时间信息。时钟数据来源于RTC芯片，温度数据来源于温度芯片，各槽位模块在位信息是通过读取PCM模块上的GPIO离散量得到；疲劳时间信息包含PCM模块上电时间累计总和和PCM上电次数。步骤三：当接收到通用处理模块发来的请求时，根据请求的内容从存储器上读取相关状态上传给通用处理模块、或者控制各槽位的供电使能或者控制电机模块上的电机/风扇操作、获取并上传电机模块上电机/风扇状态信息。由于PCM与GPM1、GPM2、MDM之间均有IIC通讯，IIC通讯需要建立通讯规约。PCM与GPM1、GPM2之间建立第一类通讯规约，与MDM之间建立第二类通讯规约，这两类通讯规约下的通信帧格式，如图4所示。a)SOF：起始字符，用于识别IIC通讯；b)SIZE：有效Payload长度；c)Payload:IIC通讯有效内容，其中第一个字节固定为Type，用以描述操作类型；如下表所示。d)CRC：检验和，支持CRC16，CRC32检验。表1数据类型定义表2获取PCM上STM32对应BIT指令表3上传PCM上STM32对应BIT指令注：内部温度信息0～温度信息4：目前处于只监测，不控制状态，后续根据需求确定是否需要加入温度监控部分表4获取PCM上疲劳指示数据指令表5上传PCM上疲劳指示数据指令注：疲劳指示信息存储在一个UINT32单元当中，按4个字节上传，单位为秒。表6获取PCM上RTC时钟数据表7上传PCM上RTC时钟数据表8设置PCM上RTC时钟数据表9获取各槽位模块在位信息表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合模块化航空电子系统中的电源模块，包含有RTC芯片、温度芯片、存储器和主处理器，其特征在于所述主处理器执行以下程序步骤：步骤一：硬件资源初始化；步骤二：在未接收到通用处理模块发来的请求时，实时更新存储器上的状态数据；所述状态数据包含RTC芯片上的时钟数据、温度芯片上的温度信息、各槽位上模块在位信息以及疲劳时间信息；步骤三：当接收到通用处理模块发来的请求时，根据请求的内容从存储器上读取相关状态数据上传给通用处理模块，或者控制各槽位的供电使能。

【技术特征摘要】
1.一种综合模块化航空电子系统中的电源模块，包含有RTC芯片、温度芯片、存储器和主处理器，其特征在于所述主处理器执行以下程序步骤：步骤一：硬件资源初始化；步骤二：在未接收到通用处理模块发来的请求时，实时更新存储器上的状态数据；所述状态数据包含RTC芯片上的时钟数据、温度芯片上的温度信息、各槽位上模块在位信息以及疲劳时间信息；步骤三：当接收到通用处理模块发来的请求时，根据请求的内容从存储器上读取相关状态数据上传给通用处理模块，或者控制各槽位的供电使能。2.根据权利要求1所述的一种综合模块化航空电子系统中的电源模块，其特征在于所述步骤三中，还根据请求的内容控制电机模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文杨，杨漫，周海兵，陈升，叶祥，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31