[发明专利]一种基于单片机的星上CAN总线监视系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种CAN总线监视系统，尤其涉及一种基于单片机系统的星上CAN总线监视系统，属于一种应用于卫星数据总线网络的数据流监视系统。

背景技术

卫星数据总线系统，是卫星各分系统之间进行信息交换的通路。在国内的小卫星设计中，星上总线系统采用CAN总线网络。在卫星测试环节，途经总线的数据流信息，在分析并定位系统故障、查找隐患等方面具有不可替代的作用。总线监视系统因此应运而生。目前，在小卫星各级测试中，所用的总线监视系统都是采用CAN转接盒+电脑的方式实现。系统组成如图1所示，该系统通过CAN转接盒获取星上CAN总线网络的数据，并将数据传送至电脑进行记录保存。此监视方法在实际应用中，具有如下问题：

（1）若采用工控机记录保存CAN总线数据流，存在将市电干扰引入到星上CAN总线网络的可能，降低星上网络数据流传输的可靠性，市电作为强电，也不利于总线安全。若采用笔记本电池供电，又因电池续航能力有限，需频繁更换电池，造成总线数据流信息的丢失。

（2）在小卫星的不同测试环节，要求不同的测试环境，需根据条件更换测试场地，无论采用工控机或是笔记本电脑方式，都存在携带、搬运不便的问题。

（3）采用电脑记录总线数据，由于电脑操作系统设计不优先考虑时间，导致记录的总线数据流时间仅有秒级精度，无法对总线应答时间、帧间隔等毫秒级参数进行分析处理。这给测试人员检查总线数据流信息并分析故障带来了不便。

综上所述，现有的小卫星总线监视系统不仅干扰大、有安全隐患、记录数据不完整，还具有携带不便等困难，不适于在小卫星测试过程中的深入应用。

随着小卫星技术的不断发展，小卫星设计日趋复杂，对小卫星的测试工作也越来越深入、测试内容也越来越复杂。设计一套符合小卫星测试需求的星上总线监视系统，具有重大的现实意义。

发明内容

本发明解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供了一种基于单片机的星上CAN总线监视系统，该系统解决了目前小卫星测试过程中的总线数据流监视的问题，提高了CAN总线监视系统的数据完整性、便携性，降低了小卫星测试过程中市电对星上网络的干扰，提高了小卫星测试过程中的安全性、稳定性。

本发明的技术解决方案：一种基于单片机的星上CAN总线监视系统，包括单片机控制器、总线接口模块、时间模块、电源模块和存储模块；

所述单片机控制器，通过中断方式监视星上CAN总线数据，当星上CAN总线有数据流产生，通过总线接口模块响应星上CAN总线的中断，读取星上CAN总线上的数据流，同时读取时间模块的时间，将读取的星上CAN总线数据流打上时标后记录到存储模块中；单片机控制器实时监视电源模块中两个工作电源的供电状态，根据两个工作电源的供电状态控制切换工作电源；

所述总线接口模块，由CAN总线控制器和CAN总线接口驱动器组成用于接收总线数据；

所述时间模块，产生读取星上CAN总线数据流的时间；

所述存储模块，采用双备份模式，用于记录星上CAN总线数据流；

所述电源模块，采用双备份模式为单片机控制器持续供电。

所述存储模块包括两个双冗余备份的SDV600存储器、地址选择器和手动切换开关，两个SDV600存储器通过地址选择器与单片机控制器相连接，手动切换开关手动控制两个SDV600存储器的切换。

所述电源模块包括两个冗余备份的锂电池、三个电阻、两个二极管、两个开关、三端稳压器和电量检测单元，每个锂电池与一个二极管、一个开关和一个电阻构成一个串联电路，两个串联电路的一端通过电量检测单元接单片机控制器，另一端连接第三电阻的一端，第三电阻的另一端通过三端稳压器接单片机控制器，三端稳压器的输出端作为电源模块的输出端，单片机控制器根据电量检测单元对两个锂电池电量的检测结果控制两个开关的打开或闭合。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明的所有模块可集成在一个80mm*60mm*10mm的包装内，采用单片机控制整个系统的工作，脱机使用，测试中不需携带电脑设备，更加符和便携性的设计要求；

（2）本发明采用锂电池供电，与现有设计相比，无市电干扰，提高测试中的安全性、稳定性；电源模块系统采用双冗余设计，根据需要自动实现供电电池的热切换，不会因更换电池导致数据监视的中断，丢失数据流信息；

（3）本发明自带高稳定时间模块，计时精度达0.1ms，确保记录的总线数据的时间准确性，使测试人员分析数据更加快捷；