一种基于FPGA和DSP的星载电子系统数据接口系统技术方案

一种基于FPGA和DSP的星载电子系统数据接口转换系统，包括：FPGA处理模块、DSP处理模块、接口电路模块和附属电路模块等模块。DSP处理模块实现Spacewire数据编解码处理、收发控制、实现Spacewire控制协议以及与SpaceWire节点通信；FPGA处理模块实现了不同总线数据处理、信息流控制、各接口间信息交换等功能；接口电路模块实现与CAN节点设备、422总线节点设备、485总线节点设备、1553B节点设备的数据通信；本发明专利技术实现了SpaceWire信号与CAN信号、422信号和485信号、1553B信号间的相互转换，解决了Spacewire数据与不同总线接口信息相互兼容与相互操作的问题，可广泛应用于各种航天设备电子系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天
，尤其是涉及一种基于FPGA+DSP的星载电子系统数据接口转换系统。
技术介绍
随着电子技术和计算机技术的不断发展，航天任务复杂化的提高，星载设备的数据接口形式越来越多样化。CAN信号接口、485信号接口、422信号接口在星载设备中得到了广泛应用。随着SpaceWire高速总线在航天领域的快速发展，逐渐成为星载电子系统标准总线。然而，现有技术存在SpaceWire信号与CAN信号、485信号和422信号之间无法相互转换，兼容性差的问题。为了简化卫星内部线路结构，降低设计成本，使卫星综合电子系统达到高度集成性和综合性，充分实现资源共享、信息融合，有必要设计一种高效的接口转换模块。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种基于FPGA和DSP的星载电子系统数据接口系统，集成度高，实现简单的接口转换模块，解决现有技术存在的SpaceWire信号与CAN信号、485信号和422信号之间无法相互转换，兼容性差的问题，用于星载电子系统数据接口的相互转换。本专利技术解决的技术方案为：一种基于FPGA和DSP的星载电子系统数据接口转换系统，包括FPGA处理模块、DSP处理模块、接口电路模块和附属电路模块；DSP处理模块，接收外部系统SpaceWire设备传来的SpaceWire总线数据信号，对SpaceWire总线数据信号进行解码，将解码后的SpaceWire总线数据信号发送至FPGA处理模块；DSP处理模块，接收FPGA传来的待编码的SpaceWire总线数据信号，进行数据、地址和控制信号配置后对待编码的SpaceWire总线数据信号进行SpaceWire总线信号编码，将编码后的SpaceWire总线数据信号转换为SpaceWire总线数据信号，即总线差分数据信号，将SpaceWire总线数据信号存储至SDRAM存储器中，并将SpaceWire总线数据信号发送给外部SpaceWire总线设备；DSP处理模块也能够接收外部SpaceWire总线设备发来的SpaceWire总线数据信号，对SpaceWire总线数据信号进行解码，将解码后的SpaceWire总线数据信号存储至SDRAM存储器中，并将解码后的SpaceWire总线数据信号发送给FPGA数据处理模块；DSP处理模块，在接收到晶振电路提供的不同频率的时钟信号时，分别产生数据接收指令和数据传送指令，送至FPGA处理模块；附属电路模块，包括：电源模块、晶振电路；晶振电路为DSP处理模块提供DSP时钟信号，同时为FPGA处理模块提供不同频率的FPGA时钟信号；FPGA处理模块，在接收到DSP处理模块发送的数据接收指令后，在数据接收指令控制下接收DSP处理模块送来的解码后的SpaceWire总线数据信号，然后提取FPGA处理模块预存的CAN总线控制协议、串口总线控制协议、1553B总线控制协议，在接收到晶振电路提供的不同频率的FPGA时钟信号时，以不同的时钟频率读取解码后的SpaceWire总线数据信号，分别根据CAN总线控制协议、串口总线控制协议、1553B总线控制协议进行编码，将解码后的SpaceWire总线数据信号转化为待编码的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、和1553B总线TTL电平信号，将待编码的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、和1553B总线TTL电平信号发送至接口电路模块；FPGA处理模块，接收接口电路模块发送来解码后的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、1553B总线TTL电平信号，FPGA处理模块根据预存的CAN总线控制协议、串口总线控制协议、1553B总线控制协议，将解码后的CAN总线数据信号、串口总线数据信号、1553B总线数据信号分别转化为待编码的SpaceWire总线数据信号，在接收到DSP处理模块发送的数据传送指令后，将待编码的SpaceWire总线数据信号发送至DSP处理模块；接口电路模块，接收FPGA处理模块传来的待编码的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、和1553B总线TTL电平信号，将待编码的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、和1553B总线TTL电平信号进行编码和电压转换后分别转换为CAN总线数据信号、串口总线数据信号和1553B总线数据信号发送给外部；同时，接口电路模块，接收外部传来的CAN总线数据信号和串口总线数据信号、1553B总线数据信号，分别进行解码和电平转换得到解码后的CAN总线TTL信号和串口总线TTL信号、1553B总线TTL电平信号，将解码和电平转换后得到的CAN总线TTL信号和串口总线TTL信号、1553B总线TTL电平信号，依次发送给FPGA处理模块；电源模块为FPGA处理模块、DSP处理模块、接口电路模块、晶振电路提供正常工作电压。所述的DSP处理模块，包括SpaceWire编解码IP核、信号转发单元、状态控制单元、Fifo电路和FPGA配置端口、DDR3存储器、Flash存储器；FPGA配置端口，包括配置地址线、配置数据线和配置控制线，用来实现FPGA与DSP之间的数据交互。DSP通过配置地址线、配置数据线和配置控制线实现对FPGA电路的配置；FPGA配置端口实现对待编码的SpaceWire总线数据信号以及解码后的CAN总线数据信号和控制信号、串口总线数据信号和控制信号、1553B总线数据信号和控制信号的存储地址配置；DDR3存储器用于缓存SpaceWire总线数据信号、Flash存储器用于存储SpaceWire协议和DSP初始程序；状态控制单元包括两个数据输入输出端口；Fifo电路包括二个Fifo存储单元和两个数据输入输出端口，第一个Fifo存储单元用于存储接收DSP处理模块向外部Space Wire设备发送的数据，第二个Fifo存储单元用于存储外部Space Wire设备向DSP处理模块发送的数据，Fifo电路的第一输入输出端口与状态控制单元的第二数据输入输出端口连接，Fifo电路的第二输入输出端口与FPGA处理模块连接。SpaceWire编解码IP核，接收外部SpaceWire设备传来的SpaceWire总线数据信号，并对其进行解码，解码后发送至信号转发单元并存入SDRAM存储器；信号转发单元接收到解码后的SpaceWire总线数据信号，信号转发单元将数据写入第一个Fifo存储单元，并将“SpaceWire总线数据写入第一个Fifo存储单元”的数据接收状态信号发送到状态控制单元，同时状态控制单元产生“已接收到解码的SpaceWire设备数据”状态信号，随后状态控制单元产生“向FPGA处理模块发送SpaceWire数据”指令，信号转发单元从第一个Fifo存储单元读取数据，第一个Fifo存储单元将待编码的SpaceWire总线数据输出给FPGA处理模块，状态控制单元向FPGA处理模块发送“接收SpaceWire设备数据”状态指令；DSP处理模块状态控制单元接收到FPGA处理模块产生“向DSP处理模块发送数据”的状态控制信号后，DSP处理模块接收FPGA处理模块发送的待编码SpaceWire总线数据信号，并将待编码SpaceWire总线数据信号写入第二个Fifo存储单元和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA和DSP的星载电子系统数据接口转换系统，其特征在于：包括FPGA处理模块、DSP处理模块、接口电路模块和附属电路模块；DSP处理模块，接收外部系统SpaceWire设备传来的SpaceWire总线数据信号，对SpaceWire总线数据信号进行解码，将解码后的SpaceWire总线数据信号发送至FPGA处理模块；DSP处理模块，接收FPGA传来的待编码的SpaceWire总线数据信号，进行数据、地址和控制信号配置后对待编码的SpaceWire总线数据信号进行SpaceWire总线信号编码，将编码后的SpaceWire总线数据信号转换为SpaceWire总线数据信号，即总线差分数据信号，将SpaceWire总线数据信号存储至SDRAM存储器中，并将SpaceWire总线数据信号发送给外部SpaceWire总线设备；DSP处理模块也能够接收外部SpaceWire总线设备发来的SpaceWire总线数据信号，对SpaceWire总线数据信号进行解码，将解码后的SpaceWire总线数据信号存储至SDRAM存储器中，并将解码后的SpaceWire总线数据信号发送给FPGA数据处理模块；DSP处理模块，在接收到晶振电路提供的不同频率的时钟信号时，分别产生数据接收指令和数据传送指令，送至FPGA处理模块；附属电路模块，包括：电源模块、晶振电路；晶振电路为DSP处理模块提供DSP时钟信号，同时为FPGA处理模块提供不同频率的FPGA时钟信号；FPGA处理模块，在接收到DSP处理模块发送的数据接收指令后，在数据接收指令控制下接收DSP处理模块送来的解码后的SpaceWire总线数据信号，然后提取FPGA处理模块预存的CAN总线控制协议、串口总线控制协议、1553B总线控制协议，在接收到晶振电路提供的不同频率的FPGA时钟信号时，以不同的时钟频率读取解码后的SpaceWire总线数据信号，分别根据CAN总线控制协议、串口总线控制协议、1553B总线控制协议进行编码，将解码后的SpaceWire总线数据信号转化为待编码的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、和1553B总线TTL电平信号，将待编码的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、和1553B总线TTL电平信号发送至接口电路模块；FPGA处理模块，接收接口电路模块发送来解码后的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、1553B总线TTL电平信号，FPGA处理模块根据预存的CAN总线控制协议、串口总线控制协议、1553B总线控制协议，将解码后的CAN总线数据信号、串口总线数据信号、1553B总线数据信号分别转化为待编码的SpaceWire总线数据信号，在接收到DSP处理模块发送的数据传送指令后，将待编码的SpaceWire总线数据信号发送至DSP处理模块；接口电路模块，接收FPGA处理模块传来的待编码的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、和1553B总线TTL电平信号，将待编码的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、和1553B总线TTL电平信号进行编码和电压转换后分别转换为CAN总线数据信号、串口总线数据信号和1553B总线数据信号发送给外部；同时，接口电路模块，接收外部传来的CAN总线数据信号和串口总线数据信号、1553B总线数据信号，分别进行解码和电平转换得到解码后的CAN总线TTL信号和串口总线TTL信号、1553B总线TTL电平信号，将解码和电平转换后得到的CAN总线TTL信号和串口总线TTL信号、1553B总线TTL电平信号，依次发送给FPGA处理模块；电源模块为FPGA处理模块、DSP处理模块、接口电路模块、晶振电路提供正常工作电压。...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA和DSP的星载电子系统数据接口转换系统，其特征在于：包括FPGA处理模块、DSP处理模块、接口电路模块和附属电路模块；DSP处理模块，接收外部系统SpaceWire设备传来的SpaceWire总线数据信号，对SpaceWire总线数据信号进行解码，将解码后的SpaceWire总线数据信号发送至FPGA处理模块；DSP处理模块，接收FPGA传来的待编码的SpaceWire总线数据信号，进行数据、地址和控制信号配置后对待编码的SpaceWire总线数据信号进行SpaceWire总线信号编码，将编码后的SpaceWire总线数据信号转换为SpaceWire总线数据信号，即总线差分数据信号，将SpaceWire总线数据信号存储至SDRAM存储器中，并将SpaceWire总线数据信号发送给外部SpaceWire总线设备；DSP处理模块也能够接收外部SpaceWire总线设备发来的SpaceWire总线数据信号，对SpaceWire总线数据信号进行解码，将解码后的SpaceWire总线数据信号存储至SDRAM存储器中，并将解码后的SpaceWire总线数据信号发送给FPGA数据处理模块；DSP处理模块，在接收到晶振电路提供的不同频率的时钟信号时，分别产生数据接收指令和数据传送指令，送至FPGA处理模块；附属电路模块，包括：电源模块、晶振电路；晶振电路为DSP处理模块提供DSP时钟信号，同时为FPGA处理模块提供不同频率的FPGA时钟信号；FPGA处理模块，在接收到DSP处理模块发送的数据接收指令后，在数据接收指令控制下接收DSP处理模块送来的解码后的SpaceWire总线数据信号，然后提取FPGA处理模块预存的CAN总线控制协议、串口总线控制协议、1553B总线控制协议，在接收到晶振电路提供的不同频率的FPGA时钟信号时，以不同的时钟频率读取解码后的SpaceWire总线数据信号，分别根据CAN总线控制协议、串口总线控制协议、1553B总线控制协议进行编码，将解码后的SpaceWire总线数据信号转化为待编码的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、和1553B总线TTL电平信号，将待编码的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、和1553B总线TTL电平信号发送至接口电路模块；FPGA处理模块，接收接口电路模块发送来解码后的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、1553B总线TTL电平信号，FPGA处理模块根据预存的CAN总线控制协议、串口总线控制协议、1553B总线控制协议，将解码后的CAN总线数据信号、串口总线数据信号、1553B总线数据信号分别转化为待编码的SpaceWire总线数据信号，在接收到DSP处理模块发送的数据传送指令后，将待编码的SpaceWire总线数据信号发送至DSP处理模块；接口电路模块，接收FPGA处理模块传来的待编码的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、和1553B总线TTL电平信号，将待编码的CAN总线TTL电平信号、串口总线TTL电平信号、和1553B总线TTL电平信号进行编码和电压转换后分别转换为CAN总线数据信号、串口总线数据信号和1553B总线数据信号发送给外部；同时，接口电路模块，接收外部传来的CAN总线数据信号和串口总线数据信号、1553B总线数据信号，分别进行解码和电平转换得到解码后的CAN总线TTL信号和串口总线TTL信号、1553B总线TTL电平信号，将解码和电平转换后得到的CAN总线TTL信号和串口总线TTL信号、1553B总线TTL电平信号，依次发送给FPGA处理模块；电源模块为FPGA处理模块、DSP处理模块、接口电路模块、晶振电路提供正常工作电压。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA和DSP的星载电子系统数据接口转换系统，其特征在于：所述的DSP处理模块，包括SpaceWire编解码IP核、信号转发单元、状态控制单元、Fifo电路和FPGA配置端口、DDR3存储器、Flash存储器；FPGA配置端口，包括配置地址线、配置数据线和配置控制线，用来实现FPGA与DSP之间的数据交互，DSP通过配置地址线、配置数据线和配置控制线实现对FPGA电路的配置；FPGA配置端口实现对待编码的SpaceWire总线数据信号以及解码后的CAN总线数据信号和控制信号、串口总线数据信号和控制信号、1553B总线数据信号和控制信号的存储地址配置；DDR3存储器用于缓存SpaceWire总线数据信号、Flash存储器用于存储SpaceWire协议和DSP初始程序；状态控制单元包括两个数据输入输出端口；Fifo电路包括二个Fifo存储单元和两个数据输入输出端口，第一个Fifo存储单元用于存储接收DSP处理模块向外部Space Wire设备发送的数据，第二个Fifo存储单元用于存储外部Space Wire设备向DSP处理模块发送的数据，Fifo电路的第一输入输出端口与状态控制单元的第二数据输入输出端口连接，Fifo电路的第二输入输出端口与FPGA处理模块连接；SpaceWire编解码IP核，接收外部SpaceWire设备传来的SpaceWire总线数据信号，并对其进行解码，解码后发送至信号转发单元并存入SDRAM存储器；信号转发单元接收到解码后的SpaceWire总线数据信号，信号转发单元将数据写入第一个Fifo存储单元，并将“SpaceWire总线数据写入第一个Fifo存储单元”的数据接收状态信号发送到状态控制单元，同时状态控制单元产生“已接收到解码的SpaceWire设备数据”状态信号，随后状态控制单元产生“向FPGA处理模块发送SpaceWire数据”指令，信号转发单元从第一个Fifo存储单元读取数据，第一个Fifo存储单元将待编码的SpaceWire总线数据输出给FPGA处理模块，状态控制单元向FPGA处理模块发送“接收SpaceWire设备数据”状态指令；DSP处理模块状态控制单元接收到FPGA处理模块产生“向DSP处理模块发送数据”的状态控制信号后，DSP处理模块接收FPGA处理模块发送的待编码SpaceWire总线数据信号，并将待编码SpaceWire总线数据信号写入第二个Fifo存储单元和...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩惠莲，蒋彭龙，刘亮亮，黄星，严志刚，
申请(专利权)人：北京航天自动控制研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11