本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試裝置及其控制方法，屬于衛(wèi)星信息處理平臺測試領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，隨著現(xiàn)場可編輯門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)技術(shù)的長足發(fā)展，F(xiàn)PGA的集成度不斷提高，價格大幅度降低，其被越來越多地應(yīng)用于航天領(lǐng)域。

小衛(wèi)星上的信息處理平臺不僅需要運(yùn)行復(fù)雜的姿態(tài)軌道控制算法，而且要處理高分辨率的負(fù)載數(shù)據(jù)。但是，由于小衛(wèi)星上的空間資源有限，其搭載的信息處理平臺必須是高度集成的，而FPGA技術(shù)正好能夠解決這一難題。采用FPGA技術(shù)能夠建立完整的信息處理平臺系統(tǒng)，并且使小衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)設(shè)計更加簡潔和靈活，性能更加可靠，并且在很大程度上簡化了集成和驗證。

航天器的工作環(huán)境為空間輻射環(huán)境，小衛(wèi)星在該環(huán)境下容易發(fā)生故障，F(xiàn)PGA在空間輻射環(huán)境中的總劑量效應(yīng)正是影響小衛(wèi)星功能可靠性的主要因素之一。

總劑量效應(yīng)(Total Ionizing Dose Effects，TID)通常指電離總劑量效應(yīng)，指的是長期輻照過程中多次粒子入射造成的半導(dǎo)體材料中電荷累積而引起器件的失效?？倓┝啃?yīng)主要影響的是氧化層和界面區(qū)域，它將對FPGA造成晶體管閾值電壓漂移、跨導(dǎo)減小、溝道和結(jié)漏電流增加、場氧邊緣漏電流增加甚至是柵氧擊穿等不良影響。

因此，在小衛(wèi)星被投入使用之前，需要在地面上對其搭載的信息處理平臺進(jìn)行TID測試以對FPGA進(jìn)行總劑量的評估，進(jìn)而為航天器工程設(shè)計的作參考，減少空間輻射對小衛(wèi)星信息處理平臺的影響。

然而，現(xiàn)有衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試系統(tǒng)都是在需要對衛(wèi)星信息處理平臺進(jìn)行TID測試時采用實驗室中的多種電子設(shè)備臨時組建的，并未形成集成化的裝置，導(dǎo)致現(xiàn)有衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試的效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試的效率低的問題，提出了一種衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試裝置及其控制方法。

本發(fā)明所述的衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試裝置包括主控模塊1、CAN模塊2、UART模塊3、A/D模塊4、隔離模塊5、電平轉(zhuǎn)換模塊6、RS-422模塊7和電源模塊8；

主控模塊1分別通過CAN模塊2和UART模塊3與衛(wèi)星信息處理平臺相連，并接收衛(wèi)星信息處理平臺分別經(jīng)CAN模塊2和UART模塊3發(fā)來的CAN數(shù)據(jù)和UART數(shù)據(jù)，CAN數(shù)據(jù)和UART數(shù)據(jù)均為衛(wèi)星信息處理平臺的信息處理結(jié)果數(shù)據(jù)；

A/D模塊4用于同時采集衛(wèi)星信息處理平臺的多路待測電壓信號，對采集到的多路待測電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將其發(fā)送至主控模塊1；

隔離模塊5用于主控模塊1與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信號隔離；

電平轉(zhuǎn)換模塊6用于統(tǒng)一所述裝置的電平標(biāo)準(zhǔn)；

主控模塊1通過RS-422模塊7與上位機(jī)進(jìn)行全雙工通信；

上位機(jī)用于接收、顯示并保存主控模塊1發(fā)來的多路待測電壓信號和信息處理結(jié)果數(shù)據(jù)；

電源模塊8用于為衛(wèi)星信息處理平臺、主控模塊1、CAN模塊2、UART模塊3、A/D模塊4、隔離模塊5、電平轉(zhuǎn)換模塊6和RS-422模塊7提供工作電壓；

CAN模塊2、UART模塊3、A/D模塊4、隔離模塊5、電平轉(zhuǎn)換模塊6、RS-422模塊7和電源模塊8均集成在載板上，主控模塊1通過連接器與載板相連；

主控模塊1嵌入有主控單元和中斷單元；

所述主控單元包括：

初始化子單元，用于分別建立CAN模塊2、UART模塊3和A/D模塊4與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道，同時建立RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第一信道和第二信道，開啟中斷單元中的CAN數(shù)據(jù)判斷子單元；

待測電壓信號發(fā)送子單元，用于將主控模塊1通過A/D模塊4采集并模數(shù)轉(zhuǎn)換的多路待測電壓信號經(jīng)RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第一信道發(fā)送至上位機(jī)；

延時子單元，用于在待測電壓信號發(fā)送子單元完成一次多路待測電壓信號的發(fā)送后，關(guān)閉待測電壓信號發(fā)送子單元，并在T時間后開啟UART數(shù)據(jù)判斷子單元；

UART數(shù)據(jù)判斷子單元，用于判斷主控模塊1是否接收到UART數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷結(jié)果為是時，開啟UART數(shù)據(jù)讀取子單元，否則，開啟待測電壓信號發(fā)送子單元；

UART數(shù)據(jù)讀取子單元，用于讀取主控模塊1接收到的UART數(shù)據(jù)；

第一添加幀頭子單元，用于在UART數(shù)據(jù)讀取子單元讀取到的UART數(shù)據(jù)中添加幀頭；

UART數(shù)據(jù)發(fā)送子單元，用于將添加幀頭后的UART數(shù)據(jù)經(jīng)RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第二信道發(fā)送至上位機(jī)，并開啟待測電壓信號發(fā)送子單元；

結(jié)束子單元，用于在完成所述地面測試后，關(guān)閉主控單元；

所述中斷單元包括：

CAN數(shù)據(jù)判斷子單元，用于判斷主控模塊1是否接收到CAN數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷結(jié)果為是時，關(guān)閉主控單元，開啟關(guān)閉總中斷子單元，否則，繼續(xù)該判斷；

關(guān)閉總中斷子單元，用于關(guān)閉CAN數(shù)據(jù)判斷子單元；

CAN數(shù)據(jù)讀取子單元，用于在關(guān)閉總中斷子單元關(guān)閉CAN數(shù)據(jù)判斷子單元之后，讀取主控模塊1接收到的CAN數(shù)據(jù)；

第二添加幀頭子單元，用于在CAN數(shù)據(jù)讀取子單元讀取到的CAN數(shù)據(jù)中添加幀頭；

CAN數(shù)據(jù)發(fā)送子單元，用于將添加幀頭后的CAN數(shù)據(jù)經(jīng)RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第二信道發(fā)送至上位機(jī)；

開啟總中斷子單元，用于在CAN數(shù)據(jù)發(fā)送子單元完成一次數(shù)據(jù)發(fā)送后開啟CAN數(shù)據(jù)判斷子單元；

開啟主控子單元，用于在開啟總中斷子單元開啟CAN數(shù)據(jù)判斷子單元之后開啟主控單元。

作為優(yōu)選的是，所述裝置還包括指示模塊9、復(fù)位模塊10和配置模塊11；

指示模塊9用于指示主控模塊1的工作狀態(tài)；

復(fù)位模塊10用于對主控模塊1進(jìn)行復(fù)位；

配置模塊11包括第一JTAG接口12和第二JTAG接口13，第一JTAG接口12與衛(wèi)星信息處理平臺相連，第二JTAG接口13與主控模塊1相連；

電源模塊8還用于為指示模塊9、復(fù)位模塊10和配置模塊11提供工作電壓。

作為優(yōu)選的是，所述主控模塊1包括第一CAN控制單元1-1、第二CAN控制單元1-2、第一UART控制單元1-3、第二UART控制單元1-4、中斷控制單元、A/D控制單元1-5、第一RS-422控制單元1-6和第二RS-422控制單元1-7；

CAN模塊2包括第一CAN接口2-1、第二CAN接口2-2、第一CAN收發(fā)單元2-3和第二CAN收發(fā)單元2-4；

UART模塊3包括第一UART接口3-1和第二UART接口3-2；

RS-422模塊7包括第一RS-422接口7-1和第二RS-422接口7-2；

隔離模塊5包括第一信號隔離單元5-1、第二信號隔離單元5-2和第三信號隔離單元5-3；

電平轉(zhuǎn)換模塊6包括第一電平轉(zhuǎn)換單元6-1和第二電平轉(zhuǎn)換單元6-2；

電源模塊8包括第一供電單元、第二供電單元和第三供電單元；

第一CAN收發(fā)單元2-3和第二CAN收發(fā)單元2-4分別通過第一CAN接口2-1和第二CAN接口2-2與衛(wèi)星信息處理平臺相連，第一CAN收發(fā)單元2-3和第二CAN收發(fā)單元2-4分別用于接收衛(wèi)星信息處理平臺發(fā)來的CAN數(shù)據(jù)，并將該CAN數(shù)據(jù)從差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號，第一CAN收發(fā)單元2-3和第二CAN收發(fā)單元2-4均依次通過第一信號隔離單元5-1和第一電平轉(zhuǎn)換單元6-1分別與第一CAN控制單元1-1和第二CAN控制單元1-2相連，第一CAN控制單元1-1和第二CAN控制單元1-2分別用于控制第一CAN接口2-1與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道和第二CAN接口2-2與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道的連通；

第一UART接口3-1和第二UART接口3-2均與衛(wèi)星信息處理平臺相連，并均依次通過第二信號隔離單元5-2和第一電平轉(zhuǎn)換單元6-1分別與第一UART控制單元1-3和第二UART控制單元1-4相連；

第一UART控制單元1-3和第二UART控制單元1-4分別用于控制第一UART接口3-1與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道和第二UART接口3-2與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道的通斷；

第一RS-422接口7-1和第二RS-422接口7-2均與上位機(jī)相連，并均通過第二電平轉(zhuǎn)換單元6-2分別與第一RS-422控制單元1-6和第二RS-422控制單元1-7相連；

第一RS-422控制單元1-6和第二RS-422控制單元1-7分別用于控制第一RS-422接口7-1與上位機(jī)之間的信道和第二RS-422接口7-2與上位機(jī)之間的信道的通斷；

中斷控制單元用于同時控制第一CAN接口2-1與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道和第二CAN接口2-2與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道的中斷；

A/D模塊4通過第三信號隔離單元5-3與A/D控制單元1-5相連；

A/D控制單元1-5用于控制A/D模塊4對衛(wèi)星信息處理平臺的多路待測電壓信號進(jìn)行采集，并讀取采集結(jié)果；

第一供電單元用于為衛(wèi)星信息處理平臺提供工作電壓，第二供電單元用于同時為主控模塊1、電平轉(zhuǎn)換模塊6和RS-422模塊7提供工作電壓，第三供電單元用于為CAN模塊2、UART模塊3、A/D模塊4提供工作電壓，第二供電單元和第三供電單元用于共同為隔離模塊5提供工作電壓。

作為優(yōu)選的是，主控模塊1采用Zynq-7000型號的芯片實現(xiàn)。

本發(fā)明所述的衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試裝置的控制方法包括主控過程和中斷過程；

所述主控過程包括：

初始化的步驟：分別建立CAN模塊2、UART模塊3和A/D模塊4與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道，同時建立RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第一信道和第二信道；

發(fā)送待測電壓信號的步驟：將主控模塊1通過A/D模塊4采集并模數(shù)轉(zhuǎn)換的多路待測電壓信號經(jīng)RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第一信道發(fā)送至上位機(jī)；

延時的步驟：在完成發(fā)送待測電壓信號的步驟后，延時T時間執(zhí)行判斷是否接收到UART數(shù)據(jù)的步驟；

判斷是否接收到UART數(shù)據(jù)的步驟：判斷主控模塊1是否接收到UART數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷結(jié)果為是時，執(zhí)行讀取UART數(shù)據(jù)的步驟，否則，執(zhí)行發(fā)送待測電壓信號的步驟；

讀取UART數(shù)據(jù)的步驟：讀取主控模塊1接收到的UART數(shù)據(jù)；

第一添加幀頭的步驟：在讀取到的UART數(shù)據(jù)中添加幀頭；

發(fā)送UART數(shù)據(jù)的步驟：將添加幀頭后的UART數(shù)據(jù)經(jīng)RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第二信道發(fā)送至上位機(jī)，并執(zhí)行發(fā)送待測電壓信號的步驟；

結(jié)束的步驟：在完成所述地面測試后，結(jié)束所述主控過程；

所述中斷過程包括：

判斷是否接收到CAN數(shù)據(jù)的步驟：在初始化的步驟與結(jié)束的步驟之間，判斷主控模塊1是否接收到CAN數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷結(jié)果為是時，中斷主控過程，執(zhí)行關(guān)閉總中斷的步驟，否則，繼續(xù)該判斷；

關(guān)閉總中斷的步驟：中斷所述判斷是否接收到CAN數(shù)據(jù)的步驟，并執(zhí)行讀取CAN數(shù)據(jù)的步驟；

讀取CAN數(shù)據(jù)的步驟：讀取主控模塊1接收到的CAN數(shù)據(jù)；

第二添加幀頭的步驟：在讀取到的CAN數(shù)據(jù)中添加幀頭；

發(fā)送CAN數(shù)據(jù)的步驟：將添加幀頭后的CAN數(shù)據(jù)經(jīng)RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第二信道發(fā)送至上位機(jī)；

開啟總中斷的步驟：恢復(fù)所述判斷是否接收到CAN數(shù)據(jù)的步驟；

恢復(fù)主控過程的步驟。

本發(fā)明所述的裝置及方法，通過A/D模塊和主控模塊對衛(wèi)星信息處理平臺的多路待測電壓信號進(jìn)行采集，通過CAN模塊、UART模塊和主控模塊對衛(wèi)星信息處理平臺的信息處理結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，主控模塊通過RS-422模塊將多路待測電壓信號和信息處理結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)，測試者通過上位機(jī)對多路待測電壓信號和信息處理結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行回讀、分析和保存，最終完成對衛(wèi)星信息處理平臺的功能驗證。本發(fā)明所述的裝置采用高集成度的模塊化設(shè)計，解決了現(xiàn)有衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試的效率低的問題。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明所述的衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試裝置及其控制方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中：

圖1為實施例一所述的衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為實施例一所述的衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試裝置的硬件電路框圖；

圖3為實施例一中主控芯片的設(shè)計框圖；

圖4為實施例二所述的衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試裝置的控制方法的主控過程的流程圖；

圖5為實施例二所述的衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試裝置的控制方法的中斷過程的流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試裝置及其控制方法作進(jìn)一步說明。

實施例一：下面結(jié)合圖1至圖3詳細(xì)地說明本實施例。

本實施例所述的衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試裝置包括主控模塊1、CAN模塊2、UART模塊3、A/D模塊4、隔離模塊5、電平轉(zhuǎn)換模塊6、RS-422模塊7和電源模塊8；

主控模塊1分別通過CAN模塊2和UART模塊3與衛(wèi)星信息處理平臺相連，并接收衛(wèi)星信息處理平臺分別經(jīng)CAN模塊2和UART模塊3發(fā)來的CAN數(shù)據(jù)和UART數(shù)據(jù)，CAN數(shù)據(jù)和UART數(shù)據(jù)均為衛(wèi)星信息處理平臺的信息處理結(jié)果數(shù)據(jù)；

A/D模塊4用于同時采集衛(wèi)星信息處理平臺的多路待測電壓信號，對采集到的多路待測電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將其發(fā)送至主控模塊1；

隔離模塊5用于主控模塊1與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信號隔離；

電平轉(zhuǎn)換模塊6用于統(tǒng)一所述裝置的電平標(biāo)準(zhǔn)；

主控模塊1通過RS-422模塊7與上位機(jī)進(jìn)行全雙工通信；

上位機(jī)用于接收、顯示并保存主控模塊1發(fā)來的多路待測電壓信號和信息處理結(jié)果數(shù)據(jù)；

電源模塊8用于為衛(wèi)星信息處理平臺、主控模塊1、CAN模塊2、UART模塊3、A/D模塊4、隔離模塊5、電平轉(zhuǎn)換模塊6和RS-422模塊7提供工作電壓；

CAN模塊2、UART模塊3、A/D模塊4、隔離模塊5、電平轉(zhuǎn)換模塊6、RS-422模塊7和電源模塊8均集成在載板上，主控模塊1通過連接器與載板相連；

主控模塊1嵌入有主控單元和中斷單元；

所述主控單元包括：

初始化子單元，用于分別建立CAN模塊2、UART模塊3和A/D模塊4與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道，同時建立RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第一信道和第二信道，開啟中斷單元中的CAN數(shù)據(jù)判斷子單元；

待測電壓信號發(fā)送子單元，用于將主控模塊1通過A/D模塊4采集并模數(shù)轉(zhuǎn)換的多路待測電壓信號經(jīng)RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第一信道發(fā)送至上位機(jī)；

延時子單元，用于在待測電壓信號發(fā)送子單元完成一次多路待測電壓信號的發(fā)送后，關(guān)閉待測電壓信號發(fā)送子單元，并在T時間后開啟UART數(shù)據(jù)判斷子單元；

UART數(shù)據(jù)判斷子單元，用于判斷主控模塊1是否接收到UART數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷結(jié)果為是時，開啟UART數(shù)據(jù)讀取子單元，否則，開啟待測電壓信號發(fā)送子單元；

UART數(shù)據(jù)讀取子單元，用于讀取主控模塊1接收到的UART數(shù)據(jù)；

第一添加幀頭子單元，用于在UART數(shù)據(jù)讀取子單元讀取到的UART數(shù)據(jù)中添加幀頭；

UART數(shù)據(jù)發(fā)送子單元，用于將添加幀頭后的UART數(shù)據(jù)經(jīng)RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第二信道發(fā)送至上位機(jī)，并開啟待測電壓信號發(fā)送子單元；

結(jié)束子單元，用于在完成所述地面測試后，關(guān)閉主控單元；

所述中斷單元包括：

CAN數(shù)據(jù)判斷子單元，用于判斷主控模塊1是否接收到CAN數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷結(jié)果為是時，關(guān)閉主控單元，開啟關(guān)閉總中斷子單元，否則，繼續(xù)該判斷；

關(guān)閉總中斷子單元，用于關(guān)閉CAN數(shù)據(jù)判斷子單元；

CAN數(shù)據(jù)讀取子單元，用于在關(guān)閉總中斷子單元關(guān)閉CAN數(shù)據(jù)判斷子單元之后，讀取主控模塊1接收到的CAN數(shù)據(jù)；

第二添加幀頭子單元，用于在CAN數(shù)據(jù)讀取子單元讀取到的CAN數(shù)據(jù)中添加幀頭；

CAN數(shù)據(jù)發(fā)送子單元，用于將添加幀頭后的CAN數(shù)據(jù)經(jīng)RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第二信道發(fā)送至上位機(jī)；

開啟總中斷子單元，用于在CAN數(shù)據(jù)發(fā)送子單元完成一次數(shù)據(jù)發(fā)送后開啟CAN數(shù)據(jù)判斷子單元；

開啟主控子單元，用于在開啟總中斷子單元開啟CAN數(shù)據(jù)判斷子單元之后開啟主控單元；

所述裝置還包括指示模塊9、復(fù)位模塊10和配置模塊11；

指示模塊9用于指示主控模塊1的工作狀態(tài)；

復(fù)位模塊10用于對主控模塊1進(jìn)行復(fù)位；

配置模塊11包括第一JTAG接口12和第二JTAG接口13，第一JTAG接口12與衛(wèi)星信息處理平臺相連，第二JTAG接口13與主控模塊1相連；

電源模塊8還用于為指示模塊9、復(fù)位模塊10和配置模塊11提供工作電壓；

所述主控模塊1包括第一CAN控制單元1-1、第二CAN控制單元1-2、第一UART控制單元1-3、第二UART控制單元1-4、中斷控制單元、A/D控制單元1-5、第一RS-422控制單元1-6和第二RS-422控制單元1-7；

CAN模塊2包括第一CAN接口2-1、第二CAN接口2-2、第一CAN收發(fā)單元2-3和第二CAN收發(fā)單元2-4；

UART模塊3包括第一UART接口3-1和第二UART接口3-2；

RS-422模塊7包括第一RS-422接口7-1和第二RS-422接口7-2；

隔離模塊5包括第一信號隔離單元5-1、第二信號隔離單元5-2和第三信號隔離單元5-3；

電平轉(zhuǎn)換模塊6包括第一電平轉(zhuǎn)換單元6-1和第二電平轉(zhuǎn)換單元6-2；

電源模塊8包括第一供電單元、第二供電單元和第三供電單元；

第一CAN收發(fā)單元2-3和第二CAN收發(fā)單元2-4分別通過第一CAN接口2-1和第二CAN接口2-2與衛(wèi)星信息處理平臺相連，第一CAN收發(fā)單元2-3和第二CAN收發(fā)單元2-4分別用于接收衛(wèi)星信息處理平臺發(fā)來的CAN數(shù)據(jù)，并將該CAN數(shù)據(jù)從差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號，第一CAN收發(fā)單元2-3和第二CAN收發(fā)單元2-4均依次通過第一信號隔離單元5-1和第一電平轉(zhuǎn)換單元6-1分別與第一CAN控制單元1-1和第二CAN控制單元1-2相連，第一CAN控制單元1-1和第二CAN控制單元1-2分別用于控制第一CAN接口2-1與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道和第二CAN接口2-2與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道的連通；

第一UART接口3-1和第二UART接口3-2均與衛(wèi)星信息處理平臺相連，并均依次通過第二信號隔離單元5-2和第一電平轉(zhuǎn)換單元6-1分別與第一UART控制單元1-3和第二UART控制單元1-4相連；

第一UART控制單元1-3和第二UART控制單元1-4分別用于控制第一UART接口3-1與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道和第二UART接口3-2與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道的通斷；

第一RS-422接口7-1和第二RS-422接口7-2均與上位機(jī)相連，并均通過第二電平轉(zhuǎn)換單元6-2分別與第一RS-422控制單元1-6和第二RS-422控制單元1-7相連；

第一RS-422控制單元1-6和第二RS-422控制單元1-7分別用于控制第一RS-422接口7-1與上位機(jī)之間的信道和第二RS-422接口7-2與上位機(jī)之間的信道的通斷；

中斷控制單元用于同時控制第一CAN接口2-1與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道和第二CAN接口2-2與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道的中斷；

A/D模塊4通過第三信號隔離單元5-3與A/D控制單元1-5相連；

A/D控制單元1-5用于控制A/D模塊4對衛(wèi)星信息處理平臺的多路待測電壓信號進(jìn)行采集，并讀取采集結(jié)果；

第一供電單元用于為衛(wèi)星信息處理平臺提供工作電壓，第二供電單元用于同時為主控模塊1、電平轉(zhuǎn)換模塊6和RS-422模塊7提供工作電壓，第三供電單元用于為CAN模塊2、UART模塊3、A/D模塊4提供工作電壓，第二供電單元和第三供電單元用于共同為隔離模塊5提供工作電壓；

主控模塊1采用Zynq-7000型號的芯片實現(xiàn)。

從宏觀上來講，總劑量效應(yīng)主要會導(dǎo)致電子器件的電流增大、晶體管的閾值電壓改變、SRAM單元的讀寫和保持失效，從而影響器件的功耗和功能。由于現(xiàn)有的衛(wèi)星信息處理平臺中設(shè)置有限流芯片，采用非接觸電流傳感器測量其電流的精度不足，通過采樣電阻測量其電流又會影響衛(wèi)星信息處理平臺的整體設(shè)計。另一方面，大量實驗表明總劑量效應(yīng)會影響衛(wèi)星信息處理平臺中電源芯片的功能，導(dǎo)致其輸出電壓降低或者無電壓輸出。因此本實施例對衛(wèi)星信息處理平臺的各路電源電壓輸出進(jìn)行采集和監(jiān)測。

為了減少衛(wèi)星信息處理平臺與所述地面測試裝置的互相干擾，本實施例的電源模塊包括第一供電單元、第二供電單元和第三供電單元。第一供電單元與第二供電單元和第三供電單元之間無電氣連接。第一供電單元用于為衛(wèi)星信息處理平臺提供28V的直流電壓，第二供電單元和第三供電單元配合工作，用于為所述地面測試裝置提供工作電壓。

本實施例的通信模塊包括RS-422模塊、CAN模塊和UART模塊。在進(jìn)行衛(wèi)星信息處理平臺的TID測試時，由于輻射源對測試人員有傷害，因此測試人員需要在距實驗間較遠(yuǎn)的地方通過上位機(jī)控制所述地面測試裝置。

考慮到遠(yuǎn)距離點(diǎn)對點(diǎn)的通信要求以及TID實驗環(huán)境對數(shù)據(jù)傳輸線可能造成的干擾，本實施例采用抗干擾能力強(qiáng)和信號有效傳輸距離遠(yuǎn)的兩路RS-422通信接口來實現(xiàn)所述地面測試裝置與上位機(jī)之間的全雙工通信。

本實施例所述的地面測試裝置通過UART模塊接收衛(wèi)星信息處理平臺通過UART協(xié)議發(fā)來的信息處理結(jié)果數(shù)據(jù)。主控模塊中集成有第一UART控制單元和第二UART控制單元，第一UART控制單元和第二UART控制單元分別與UART模塊中的第一UART接口和第二UART接口相連。

本實施例所述的地面測試裝置通過CAN模塊接收衛(wèi)星信息處理平臺通過CAN協(xié)議發(fā)來的信息處理結(jié)果數(shù)據(jù)。主控模塊中集成有第一CAN控制單元和第二CAN控制單元，第一CAN控制單元和第二CAN控制單元分別與第一CAN接口和第二CAN接口相連。本實施例通過CAN收發(fā)單元來實現(xiàn)CAN數(shù)據(jù)信號從差分信號到單端信號的轉(zhuǎn)換。

為了減少衛(wèi)星信息處理平臺與所述地面測試裝置的互相干擾，本實施例還設(shè)置有第一信號隔離單元、第二信號隔離單元和第三信號隔離單元。第一信號隔離單元、第二信號隔離單元和第三信號隔離單元均為數(shù)字隔離器。

第一信號隔離單元用于CAN模塊與主控模塊之間的信號隔離，第二信號隔離單元用于UART模塊與主控模塊之間的信號隔離，第三信號隔離單元用于A/D模塊與主控模塊之間的信號隔離。

由于所述地面測試裝置的電平標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜，本實施例通過設(shè)置第一電平轉(zhuǎn)換單元和第二電平轉(zhuǎn)換單元來統(tǒng)一所述地面測試裝置的電平標(biāo)準(zhǔn)。

本實施例的主控模塊采用Zynq-7000系列SoC作為主控芯片，利用Verilog HDL和C語言對主控芯片進(jìn)行固件設(shè)計和軟件設(shè)計。

第一JTAG接口用于連通所述地面測試裝置與下載器，第二JTAG接口用于連通衛(wèi)星信息處理平臺與下載器，第一JTAG接口用于保證開發(fā)環(huán)境能夠?qū)χ骺匦酒墓碳O(shè)計和軟件設(shè)計進(jìn)行調(diào)試，第二JTAG接口用于保證根據(jù)地面測試結(jié)果，開發(fā)環(huán)境能夠?qū)πl(wèi)星信息處理平臺進(jìn)行調(diào)整。

主控芯片的固件設(shè)計：直接使用主控芯片內(nèi)PS部分集成的I/O外設(shè)中的CAN控制器硬核和UART控制器硬核來實現(xiàn)CAN通信功能和UART通信功能，CAN控制器硬核對應(yīng)主控模塊內(nèi)的第一CAN控制單元和第二CAN控制單元，UART控制器硬核對應(yīng)主控單元內(nèi)的第一UART控制單元和第二UART控制單元。另外，PS部分應(yīng)用處理器單元內(nèi)部有中斷控制器，對應(yīng)主控模塊內(nèi)的中斷控制單元，可直接管理來自I/O外設(shè)的中斷。使用主控芯片內(nèi)部PL部分的FPGA資源，利用Verilog HDL進(jìn)行RS-422控制IP核和A/D控制IP核的邏輯設(shè)計，RS-422控制IP核對應(yīng)主控模塊內(nèi)的第一RS-422控制單元和第二RS-422控制單元，A/D控制IP核對應(yīng)主控模塊內(nèi)的A/D控制單元，使用AXI4-Lite總線，通過PS部分內(nèi)部中央互聯(lián)功能塊實現(xiàn)應(yīng)用處理器單元對IP核的控制與使用。

主控芯片的軟件設(shè)計：編寫C語言代碼進(jìn)行片上軟件設(shè)計，在主控芯片內(nèi)部PS部分應(yīng)用處理器單元的ARM處理器上實現(xiàn)對各功能模塊的統(tǒng)一控制。

(1)RS-422數(shù)據(jù)發(fā)送控制

本實施例采用RS-422通信接口來實現(xiàn)所述地面測試裝置與上位機(jī)之間的通信，其協(xié)議仍采用UART通信協(xié)議。

直接調(diào)用Vivado 2015.4中的AXI Uartlite IP核，即可通過UART通信協(xié)議實現(xiàn)所述地面測試裝置向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。

關(guān)于AXI Uartlite IP核，Xilinx SDK 2015.4提供了豐富的函數(shù)庫xuartlite.h，用戶只需要對庫函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，即可利用AXI Uartlite IP核實現(xiàn)基于UART協(xié)議的通信。

具體控制步驟如下：

初始化AXI Uartlite IP核：根據(jù)AXI Uartlite IP核的ID號、基地址、波特率、校驗方式、數(shù)據(jù)長度、奇偶校驗使能、奇偶校驗方式以及數(shù)據(jù)位長度完成對AXI Uartlite IP核的實例化；

發(fā)送數(shù)據(jù)。

(2)A/D模塊電壓采集控制

根據(jù)所選A/D的時序，利用Verilog HDL硬件描述語言編寫邏輯對A/D進(jìn)行控制，并將其封裝成A/D IP核，以便ARM處理器可以對其進(jìn)行調(diào)用。

將A/D IP核封裝好之后，便可對其進(jìn)行例化、調(diào)用。在Xilinx SDK 2015.4軟件中，編寫C語言代碼，完成AD7607IP核的軟件控制。

具體控制步驟如下：

初始化AD IP核：聲明指針變量，指向AD IP核掛在AXI4-Lite總線上的寄存器；

復(fù)位A/D；

啟動轉(zhuǎn)換；

延遲；

讀取數(shù)據(jù)結(jié)果。

(3)UART數(shù)據(jù)接收控制

在Xilinx SDK 2015.4中，關(guān)于UART控制器，提供了豐富的函數(shù)庫xuartps.h，通常情況下，用戶只需要對庫函數(shù)進(jìn)行調(diào)用即可利用UART控制器實現(xiàn)基于UART協(xié)議的通信。

具體控制步驟如下：

連接UART控制器：通過設(shè)備ID號，連接到需要使用的UART控制器，獲取目標(biāo)UART控制器的基地址、時鐘頻率和Modem引腳是否連接；

初始化UART控制器：初始化目標(biāo)UART控制器，對其波特率及幀格式進(jìn)行設(shè)定，確認(rèn)其數(shù)據(jù)位長度、停止位長度、是否校驗及校驗方式；

UART控制器模式設(shè)置：設(shè)定UART控制器控制模式為普通模式；

數(shù)據(jù)接收：UART接收模塊采取查詢方式接收。

(4)CAN總線數(shù)據(jù)接收控制

在Xilinx SDK 2015.4中，關(guān)于CAN控制器，提供了豐富的函數(shù)庫xcanps.h，通常情況下，用戶只需要對庫函數(shù)進(jìn)行調(diào)用即可利用CAN控制器實現(xiàn)基于CAN總線的通信。

具體控制步驟如下：

設(shè)置CAN波特率相關(guān)參數(shù)：設(shè)置時間量子、同步跳轉(zhuǎn)寬度TSJW、Segment 1長度TSEG1和Segment 2長度TSEG2；

連接CAN控制器：通過設(shè)備ID號，連接到需要使用的CAN控制器，獲取目標(biāo)UART控制器的基地址；

初始化CAN控制器：對CAN控制器各參數(shù)進(jìn)行初始化，復(fù)位CAN控制器；

配置CAN控制器：設(shè)置波特率；

設(shè)置中斷句柄：設(shè)置中斷句柄，在相應(yīng)中斷函數(shù)中編寫中斷子程序；

連接中斷控制器：初始化中斷控制器，將CAN控制器與中斷控制器連接起來，打開中斷控制器中的CAN中斷，打開中斷控制器中的總中斷；

打開CAN控制器中斷：打開CAN控制器中的CAN中斷；

CAN控制器模式設(shè)置：使CAN控制器進(jìn)入正常工作模式，等待中斷發(fā)生。

實施例二：下面結(jié)合圖4和圖5詳細(xì)地說明本實施例。

本實施例所述的衛(wèi)星信息處理平臺的地面測試裝置的控制方法包括主控過程和中斷過程；

所述主控過程包括：

初始化的步驟：分別建立CAN模塊2、UART模塊3和A/D模塊4與衛(wèi)星信息處理平臺之間的信道，同時建立RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第一信道和第二信道；

發(fā)送待測電壓信號的步驟：將主控模塊1通過A/D模塊4采集并模數(shù)轉(zhuǎn)換的多路待測電壓信號經(jīng)RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第一信道發(fā)送至上位機(jī)；

延時的步驟：在完成發(fā)送待測電壓信號的步驟后，延時T時間執(zhí)行判斷是否接收到UART數(shù)據(jù)的步驟；

判斷是否接收到UART數(shù)據(jù)的步驟：判斷主控模塊1是否接收到UART數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷結(jié)果為是時，執(zhí)行讀取UART數(shù)據(jù)的步驟，否則，執(zhí)行發(fā)送待測電壓信號的步驟；

讀取UART數(shù)據(jù)的步驟：讀取主控模塊1接收到的UART數(shù)據(jù)；

第一添加幀頭的步驟：在讀取到的UART數(shù)據(jù)中添加幀頭；

發(fā)送UART數(shù)據(jù)的步驟：將添加幀頭后的UART數(shù)據(jù)經(jīng)RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第二信道發(fā)送至上位機(jī)，并執(zhí)行發(fā)送待測電壓信號的步驟；

結(jié)束的步驟：在完成所述地面測試后，結(jié)束所述主控過程；

所述中斷過程包括：

判斷是否接收到CAN數(shù)據(jù)的步驟：在初始化的步驟與結(jié)束的步驟之間，判斷主控模塊1是否接收到CAN數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷結(jié)果為是時，中斷主控過程，執(zhí)行關(guān)閉總中斷的步驟，否則，繼續(xù)該判斷；

關(guān)閉總中斷的步驟：中斷所述判斷是否接收到CAN數(shù)據(jù)的步驟，并執(zhí)行讀取CAN數(shù)據(jù)的步驟；

讀取CAN數(shù)據(jù)的步驟：讀取主控模塊1接收到的CAN數(shù)據(jù)；

第二添加幀頭的步驟：在讀取到的CAN數(shù)據(jù)中添加幀頭；

發(fā)送CAN數(shù)據(jù)的步驟：將添加幀頭后的CAN數(shù)據(jù)經(jīng)RS-422模塊7與上位機(jī)之間的第二信道發(fā)送至上位機(jī)；

開啟總中斷的步驟：恢復(fù)所述判斷是否接收到CAN數(shù)據(jù)的步驟；

恢復(fù)主控過程的步驟。

在測試中，采用計算機(jī)A、USB轉(zhuǎn)UART模塊、USB轉(zhuǎn)CAN模塊和校準(zhǔn)源FLUKE5500A構(gòu)建衛(wèi)星信息處理平臺模擬平臺，計算機(jī)B作為上位機(jī)，運(yùn)行測試軟件，利用RS-422轉(zhuǎn)USB模塊接收測試結(jié)果。

測試結(jié)果如下：

(1)UART數(shù)據(jù)接收及顯示測試

生成6字節(jié)隨機(jī)數(shù)為：0x0E，0x6B，0x89，0xBF，0xDD，0XF4。計算機(jī)A模擬衛(wèi)星信息處理平臺利用串口調(diào)試助手通過UART1通道向所述地面測試裝置以50ms間隔連續(xù)循環(huán)發(fā)送所生成的6個字節(jié)的隨機(jī)數(shù)。在隨機(jī)數(shù)中加上“UAT1:”作為幀頭，向上位機(jī)發(fā)送11個字節(jié)數(shù)據(jù)，DATA RECEIVE文本框中，顯示“UAT1:0E6B89BFDDF4”，測試結(jié)果如表1所示，收發(fā)符合預(yù)期，錯誤數(shù)據(jù)個數(shù)為0，UART1數(shù)據(jù)接收及顯示測試成功。

同樣，計算機(jī)A模擬衛(wèi)星信息處理平臺利用串口調(diào)試助手通過UART2通道向所述地面測試裝置以50ms間隔連續(xù)循環(huán)發(fā)送6個字節(jié)的隨機(jī)數(shù)：0x1F，0xE1，0x89，0x78，0xE0，0x03B，在隨機(jī)數(shù)中加上“UAT2:”作為幀頭，向上位機(jī)發(fā)送11個字節(jié)數(shù)據(jù)，DATA RECEIVE文本框中顯示“UAT2:1FE18978E03B”，測試結(jié)果如表1所示，收發(fā)符合預(yù)期，錯誤數(shù)據(jù)個數(shù)為0，UART2數(shù)據(jù)接收及顯示測試成功。

表1UART數(shù)據(jù)接收及顯示測試結(jié)果

(2)CAN總線數(shù)據(jù)接收及顯示測試

生成8字節(jié)隨機(jī)數(shù)為：0xBC，0xC5，0xFD，0xD0，0x94，0x7C，0x57，0x7E。計算機(jī)A模擬衛(wèi)星信息處理平臺利用CAN調(diào)試助手通過CAN1通道向所述地面測試裝置以50ms間隔連續(xù)循環(huán)發(fā)送所生成的8個字節(jié)的隨機(jī)數(shù)。在隨機(jī)數(shù)中加上“C1:”作為幀頭，向上位機(jī)發(fā)送11個字節(jié)數(shù)據(jù)，DATA RECEIVE文本框中，顯示“C1:BCC5FDD0947C577E，收發(fā)符合預(yù)期，測試結(jié)果如表2所示，錯誤數(shù)據(jù)個數(shù)為0，CAN1數(shù)據(jù)接收及顯示測試成功。

同樣，計算機(jī)A模擬衛(wèi)星信息處理平臺利用CAN調(diào)試助手通過CAN2通道向所述地面測試裝置以50ms間隔連續(xù)循環(huán)發(fā)送8個字節(jié)的隨機(jī)數(shù)：0x8E，0x66，0x1F，0x61，0xC8，0xC0，0x40，0xB6，在隨機(jī)數(shù)中加上“C2:”作為幀頭，向上位機(jī)發(fā)送11個字節(jié)數(shù)據(jù)，在上位機(jī)DATA RECEIVE文本框中，顯示“C2:8E661F61C8C040B6”，收發(fā)符合預(yù)期，測試結(jié)果如表2所示，錯誤數(shù)據(jù)個數(shù)為0，CAN2數(shù)據(jù)接收及顯示測試成功。

表2CAN數(shù)據(jù)接收及顯示測試結(jié)果

(3)A/D電壓采集及顯示測試

為了便于識別各路電壓，在發(fā)送電壓值之前，可將轉(zhuǎn)換后的電壓值轉(zhuǎn)換為字符串形式，并添加幀頭通道號字符串“Vx：”(x為1～7)，發(fā)送給上位機(jī)直接顯示。所述地面測試裝置以50ms的間隔采集電壓并且向上位機(jī)發(fā)送電壓值。

模擬電壓輸入使用校準(zhǔn)源FLUKE 5500A進(jìn)行輸入，該校準(zhǔn)源絕對不確定度為：±(0.005％×輸出電壓+50μV)。在本次測試中，輸出電壓最大值為5V，因此，校準(zhǔn)源最大絕對誤差為0.3mV，將校準(zhǔn)源輸出電壓值作為真值。

由于該電壓采集功能量程為0～5V，在進(jìn)行測試時，在量程范圍內(nèi)，選取等間距的10個測試點(diǎn)，即：0V、0.5V、1V、1.5V、2V、2.5V、3V、3.5V、4V、4.5V、5V進(jìn)行測試。

除此之外，該功能模塊主要對衛(wèi)星信息處理平臺上1V、1.5V、1.8V、3.3V、5V進(jìn)行測量，因此，另增加常用測試點(diǎn)1.8V、3.3V也作為測試點(diǎn)。綜上，共13個測試點(diǎn)。測試時，使用A/D電壓采集功能對這13個測試點(diǎn)，每個測試點(diǎn)測10次，分別與真值即校準(zhǔn)源輸出電壓值進(jìn)行比較，將10次中，絕對誤差最大的值列入表3與表4中。

根據(jù)表3與表4可以得出，對7個通道13個測試點(diǎn)進(jìn)行多次測量，最大絕對誤差不超過10mV。

表3A/D采集電壓測量值V1～V3

表4A/D采集電壓測量值V4～V7

雖然在本文中參照了特定的實施方式來描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，這些實施例僅是本發(fā)明的原理和應(yīng)用的示例。因此應(yīng)該理解的是，可以對示例性的實施例進(jìn)行許多修改，并且可以設(shè)計出其他的布置，只要不偏離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該理解的是，可以通過不同于原始權(quán)利要求所描述的方式來結(jié)合不同的從屬權(quán)利要求和本文中所述的特征。還可以理解的是，結(jié)合單獨(dú)實施例所描述的特征可以使用在其他所述實施例中。