基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统和方法，通过DSP主处理模块执行任务调度和数据处理，通过通信总线进行管控和资源分配；通过FPGA控制模块回采多路时序指令信号并供DSP读取，接收DSP主处理器遥测信息，响应遥测副帧同步信号和字码同步信号，并进行信息传输。本发明专利技术具有多种通信接口和高速总线，解决单机CPU的数据无法有效传输到测量系统，解决现有产品外部接口未实现隔离设计的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统
本专利技术涉及航天电子设备
，具体地，涉及基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统。
技术介绍
随着航天任务的复杂性不断提高，对运载火箭计算机的自检测、状态监测和数据处理能力的要求不断提高。同时，国产高性能DSP处理器的航天应用为运载火箭计算机的安全、自主提供了保障。而目前可用于运载火箭控制计算机的监测单机普遍能力较弱，存在以下几点缺陷：1)与外部接口未实行隔离设计；2)采集多路时序信号的分辨率较弱；3)其他单机CPU的数据无法有效传输到测量系统。因此，目前的国产运载火箭监测模块难以满足检测精度要求日益提高的运载火箭飞行任务要求。专利文献CN107918325A提供一种多路模拟量采集卡，包括现场侧处理模块、光耦隔离器和系统侧处理模块，其中，所述现场侧处理模块包括I/V切换单元、滤波单元、数模转换单元和过流保护单元，所述系统侧处理模块包括基于EtherCAT协议的从站微处理器、基于EtherCAT协议从站控制器和存储器。本专利技术采用EtherCAT协议的从站微处理器与基于EtherCAT协议的从站控制器来实现多路模拟量的采集，因此具有较高的安全系数和良好的实时性。该专利技术中多路模拟量采集通道的过流保护单元、I/V切换单元和滤波单元等均为分开结构，并且该专利技术中的模拟量采集的信号需要进入数模转换单元，数据采集量大。专利文献CN206960924U提供了一种多路数据采集器，包括传感器、模拟量开关、多通道AD转换器和FPGA模块。传感器采集现场的物理信号并将物理信号转换成电信号。模拟量开关与传感器为一对一设置，模拟量开关将传感器输出的电信号输出至多通道AD转换器。多通道AD转换器将接收来的模拟量信号转换为数字信号后输出FPGA模块。FPGA模块对接收到的数字信号进行运算处理。该文献中被测物理量通过多组传感器发送给模拟量开关，后面连接多通道AD转换器，采集多路被测信号的分辨率取决于AD芯片转换速率及模拟量开关切换速率，不可以设置滤波宽度。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统和方法。根据本专利技术提供的一种基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统，包括：DSP主处理模块：执行任务调度和数据处理，通过通信总线进行管控和资源分配；FPGA控制模块：回采多路时序指令信号并供DSP读取，接收DSP主处理器遥测信息，响应遥测副帧同步信号和字码同步信号，并进行信息传输。优选地，所述FPGA控制模块包括：复位控制模块：上电并产生第一复位信号，将第一复位信号经逻辑电路转接后产生第一信号，将第一信号与FPGA完成配置产生的DONE信号与非，形成第二复位信号输出至CPU和其他需要复位的器件；PCM通信控制模块：通过PCM接口处理副帧同步信号、字码同步信号和传输数据信号；时间指令回采模块：支持48路时间指令信号回采，进行滤波抗干扰处理后进行数据计数，输出48路时间指令信号的上升沿次数和/或下降沿次数，并输出当前电平状态；DSP读写控制模块：支持DSP读写控制，接收CPU的发送数据，由DSP进行读取和/或写入内部寄存器。优选地，所述的基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统，还包括通信模块，通信模块包括CAN总线、隔离串口和隔离PCM码传输接口，副帧同步信号和字码同步信号作为输入信号，输出驱动作为PCM输出信号。优选地，所述副帧同步信号低电平有效，在字码同步信号的上升沿发送传输数据信号，以进行数据传输。优选地，所述DSP主处理模块通过CAN接口芯片与连接器相连，所述连接器采用RS422接口进行单机内部信号互联。根据本专利技术提供的一种基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检方法，包括：DSP主处理步骤：执行任务调度和数据处理，通过通信总线进行管控和资源分配；FPGA控制步骤：回采多路时序指令信号并供DSP读取，接收DSP主处理器遥测信息，响应遥测副帧同步信号和字码同步信号，并进行信息传输。优选地，所述FPGA控制步骤包括：复位控制步骤：上电并产生第一复位信号，将第一复位信号经逻辑电路转接后产生第一信号，将第一信号与FPGA完成配置产生的DONE信号与非，形成第二复位信号输出至CPU和其他需要复位的器件；PCM通信控制步骤：通过PCM接口处理副帧同步信号、字码同步信号和传输数据信号；时间指令回采步骤：支持48路时间指令信号回采，进行滤波抗干扰处理后进行数据计数，输出48路时间指令信号的上升沿次数和/或下降沿次数，并输出当前电平状态；DSP读写控制步骤：支持DSP读写控制，接收CPU的发送数据，由DSP进行读取和/或写入内部寄存器。优选地，所述的基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检方法，还包括通信步骤，包括CAN总线、隔离串口和隔离PCM码传输接口，副帧同步信号和字码同步信号作为输入信号，输出驱动作为PCM输出信号。优选地，所述副帧同步信号低电平有效，在字码同步信号的上升沿发送传输数据信号，以进行数据传输。优选地，所述通过通信总线进行管控和资源分配是通过CAN接口芯片与连接器相连，所述连接器采用RS422接口进行单机内部信号互联。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术解决了现有产品外部接口未实现隔离设计的问题；2、本专利技术具有多种通信接口和高速总线，解决单机CPU的数据无法有效传输到测量系统；3、本专利技术提高采集多路时序信号的分辨率，模块回采时序信号能力大大提高，相较其他常见计算机，最低回采脉冲宽度为50us。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为模块模型框图；图2为FPGA控制单元功能示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，根据本专利技术提供的基于DSP和FPGA的运载火箭计算自检模块设计，包括：硬件产品和配套软件，其中硬件部分由DSP主处理单元1、FPGA控制单元2、通信单元3组成，软件部分包括引导软件、控制软件和应用程序软件。主处理单元为DSP处理器，FPGA控制单元为FPGA芯片。与所述主处理单元连接的：时钟电路、复位电路和LDO电路。自检结构形式为半包式，结构件表面进行导电氧化处理。DSP处理单元1采用国产高可靠的军用DSP(中电58所的DSP处理器)，主要负责多任务调度和数据处理，通过总线对FPGA控制单元、通信单元进行管控和资源分配；FPGA控制单元2回采多路时序指令信号并供DSP读取，接收DSP主处理器遥测信息，响应系统遥测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统，其特征在于，包括：/nDSP主处理模块：执行任务调度和数据处理，通过通信总线进行管控和资源分配；/nFPGA控制模块：回采多路时序指令信号并供DSP读取，接收DSP主处理器遥测信息，响应遥测副帧同步信号和字码同步信号，并进行信息传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统，其特征在于，包括：
DSP主处理模块：执行任务调度和数据处理，通过通信总线进行管控和资源分配；
FPGA控制模块：回采多路时序指令信号并供DSP读取，接收DSP主处理器遥测信息，响应遥测副帧同步信号和字码同步信号，并进行信息传输。


2.根据权利要求1所述的基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统，其特征在于，所述FPGA控制模块包括：
复位控制模块：上电并产生第一复位信号，将第一复位信号经逻辑电路转接后产生第一信号，将第一信号与FPGA完成配置产生的DONE信号与非，形成第二复位信号输出至CPU和其他需要复位的器件；
PCM通信控制模块：通过PCM接口处理副帧同步信号、字码同步信号和传输数据信号；
时间指令回采模块：支持48路时间指令信号回采，进行滤波抗干扰处理后进行数据计数，输出48路时间指令信号的上升沿次数和/或下降沿次数，并输出当前电平状态；
DSP读写控制模块：支持DSP读写控制，接收CPU的发送数据，由DSP进行读取和/或写入内部寄存器。


3.根据权利要求1所述的基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统，其特征在于，还包括通信模块，通信模块包括CAN总线、隔离串口和隔离PCM码传输接口，副帧同步信号和字码同步信号作为输入信号，输出驱动作为PCM输出信号。


4.根据权利要求2所述的基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统，其特征在于，所述副帧同步信号低电平有效，在字码同步信号的上升沿发送传输数据信号，以进行数据传输。


5.根据权利要求1所述的基于DSP和FPGA的运载火箭计算机自检系统，其特征在于，所述DSP主处理模块通过CAN接口芯片与连接器相连，所述连接器采用RS422接口进行单机内部信号互联。

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【专利技术属性】
技术研发人员：周昊天，朱晓松，张利芬，
申请(专利权)人：华东计算技术研究所中国电子科技集团公司第三十二研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31