CN106789496A - 一种用于运载火箭的光纤惯组1553b通讯接口电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于运载火箭的光纤惯组1553B通讯接口电路,其特点是采用1553B的总线接口协议进行通讯。该接口电路采用实时嵌入式FPGA和标准VHDL语言、原理图进行混合编程,实现光纤惯组内部电路进行通讯、信息采集、信息处理,并通过1553B总线发送数据信息给运载火箭的箭载计算机。本发明克服原有RS422总线接口传输速率慢,总线网络不够灵活的不足,采用了航空1553B总线协议接口与箭载计算机相联接,并采用两端口互为备份,提高可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种通讯接口电路。
背景技术
在航天应用领域中普遍使用RS422总线方式将传感仪器等数据传输给火箭的中央计算机进行信息通讯。RS422总线一共采用5根线,2根接收,2根发送,传输线上的节点较少,最多允许在传输线上连接10个节点,即一个主设备和多个从设备,从设备间不能相互通讯。
RS422一般采用双绞线,最大传输距离为1200米,传输速率与距离成反比,最大距离时速率仅为100kbps,与1553B总线相比传输速率较低,分布式处理能力不强,在复杂电磁环境下的抗干扰能力不如1553B总线。
发明内容
本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种用于运载火箭的光纤惯组1553B通讯接口电路,为了保障光纤惯组与运载火箭之间进行可靠通讯,克服原有RS422总线接口传输速率慢,总线网络不够灵活的不足,采用了航空1553B总线协议接口与箭载计算机相联接,并采用两端口互为备份,提高可靠性。
本发明的技术解决方案是:一种用于运载火箭的光纤惯组1553B通讯接口电路,包括:1553B协议芯片、1553B变压器、FPGA、RS422转换芯片、A/D转换器、电源芯片、1553B总线;FPGA接收经RS422转换芯片转换后的温度信息,接收经RS422转换芯片转换后的外部光纤陀螺发送的角速度信息,接收外部I/F电路板发送的TTL脉冲,通过A/D转换器采集电源芯片的电压信息;FPGA对接收的温度信息、角速度信息、TTL脉冲、电压信息进行数据包校验,同时判断接收的全部数据是否处于正常工作范围;如果FPGA接收到的全部数据包无缺失且全部数据处于正常工作范围,则FPGA对接收到的全部数据进行低通滤波、TTL脉冲计数、标度因数转换处理,编制成光纤惯组所需的传感数据格式发送至1553B协议芯片储存;否则,将FPGA接收到的当前全部数据丢弃;1553B协议芯片将传感数据格式的信息传输至1553B变压器;1553B变压器将1553B协议芯片发送的全部信息通过两根互为冗余的1553B总线传输给外部设备;电源芯片为1553B协议芯片、FPGA供电。
所述正常工作范围为温度范围为-40℃~60℃,角速度范围为0~100度/s。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明中采用1553B的总线和实时嵌入式FPGA控制电路结合,具有设计灵活,功能完善的特点,可实现光纤惯组内部电路通讯、信息采集、信息处理,数据高效发送的优点;1553B总线数据传输速度快,传输速率为1Mbps,每条消息最多包含32个字,数据传输速率比一般通讯网高,所需时间短。
(2)本发明的接口电路具有功能模块化的特点,扩展性强,并通过标准的1553B总线技术,提高接口的一致性,简化了对外通信接口设计,便于系列化研制、一弹多型、按需配置,为设备互换提供条件;采用统一总线接口连接***设备有利于一体化设计。
附图说明
图1为本发明的接口电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种用于运载火箭的光纤惯组1553B通讯接口电路包括:接口电路与总线电缆之间通信的1553B协议芯片和专用的1553B变压器,监控电压的A/D转换器,FPGA芯片编写的控制电路,以及给各个集成电路供电的电源芯片、RS422转换芯片、1553B总线。FPGA通过RS422转换芯片与外部温度控制电路相连,通过RS422转换芯片与外部光纤陀螺相连,通过A/D转换器采集电源监控信息,与外部I/F电路板连接,与1553B协议芯片连接;1553B协议芯片通过1553B变压器与外部1553B总线连接;
接口电路的主要作用是:(1)接收外部各类传感信息和自身的监控信息,通过FPGA控制电路进行数据处理;(2)控制1553B协议芯片,通过变压器向外部总线发送。
首先,接口电路接收到由外部的温控电路传输过来的温度差分数据,经过RS422转换后将温度信息送给FPGA控制电路。接口电路与外部的光纤陀螺相连接,通过RS422转换芯片接收到传感器转动的角速度信息。I/F电路板以TTL脉冲的方式发送加速度信号。同时接口电路通过A/D转换器采集电路板的自身电压监控信息,电压监控信息指电源芯片的电压信息。以上所有数据进入FPGA控制电路中先进行数据包校验,确保接收到的数据包完整无缺失,再判断接收的数据处于正常工作范围后进行低通滤波、TTL脉冲计数、标度因数转换等数据处理,最后编制成光纤惯组需求的传感数据格式。正常工作范围为温度范围为-40℃~60℃,角速度范围为0~100度/s。
其次,FPGA控制电路的另一部分重要功能是控制1553B协议芯片,完成协议芯片的初始化、数据存储更新、接收发送等功能。整个接口电路与外部的连接是通过1553B变压器和1553B同轴线缆实现的。两个独立的变压器将接口电路的电压提升后分别连接A、B两根互为冗余的1553B同轴线缆,将光纤惯组的传感数据送到总线上供FCC箭载计算机使用。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (2)
1.一种用于运载火箭的光纤惯组1553B通讯接口电路,其特征在于,包括:1553B协议芯片、1553B变压器、FPGA、RS422转换芯片、A/D转换器、电源芯片、1553B总线;FPGA接收经RS422转换芯片转换后的温度信息,接收经RS422转换芯片转换后的外部光纤陀螺发送的角速度信息,接收外部I/F电路板发送的TTL脉冲,通过A/D转换器采集电源芯片的电压信息;FPGA对接收的温度信息、角速度信息、TTL脉冲、电压信息进行数据包校验,同时判断接收的全部数据是否处于正常工作范围;如果FPGA接收到的全部数据包无缺失且全部数据处于正常工作范围,则FPGA对接收到的全部数据进行低通滤波、TTL脉冲计数、标度因数转换处理,编制成光纤惯组所需的传感数据格式发送至1553B协议芯片储存;否则,将FPGA接收到的当前全部数据丢弃;1553B协议芯片将传感数据格式的信息传输至1553B变压器;1553B变压器将1553B协议芯片发送的全部信息通过两根互为冗余的1553B总线传输给外部设备;电源芯片为1553B协议芯片、FPGA供电。
2.根据权利要求1所述的一种用于运载火箭的光纤惯组1553B通讯接口电路,其特征在于,所述正常工作范围为温度范围为-40℃~60℃,角速度范围为0~100度/s。
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