[发明专利]一种小卫星用FlexRay总线应用层通信方法

摘要

本发明涉及一种小卫星用FlexRay总线应用层通信方法，首先将星上电子系统传输信息分为两类，一类是属于星上电子系统正常模式下传输的信息，利用FlexRay总线的静态段传输，一类属于星上电子系统异常模式下传输的信息，利用FlexRay总线的动态段传输。然后根据星上电子系统信息流的大小，合理制定FlexRay总线速率、静态段时隙大小和动态段时隙大小以及时隙的分配，然后制定FlexRay总线的时间调度表，为星载FlexRay总线软件的编写提供依据。本发明解决了FlexRay总线星上应用的通信交互问题，使FlexRay总线各个节点的软件编程有章可循，也提高星上FlexRay总线传输的利用率。

主权项

一种小卫星用星载FlexRay总线应用层通信方法，其特征在于：基于灵活的线FlexRay总线通信协议的V2.1标准规范，按照如下方法进行星上电子系统各个通信节点间通信：(1)根据小卫星星上电子系统信息流，设计小卫星星上电子系统工作模式，将星上电子系统的信息进行分类，具体如下：将小卫星星上电子系统中设计为正常工作模式和异常模式两种工作模式；正常模式，即基于FlexRay总线的星上电子系统的各个通信节点均处于正常工作模式，此时星上电子系统通信中不存在外部触发事件，一切事件的发生都是可预知的，所有信息的传输都是按照事先制定的时间调度表进行，信息的通信方式为消息订阅方式，在正常模式下，信息的传输都使用FlexRay总线的静态段；异常模式，即基于FlexRay总线的星上电子系统各个通信节点中存在外部触发事件，外部触发事件的发生都是不可预知的，所有信息的传输都是由外部事件触发，信息的传输都使用FlexRay总线的动态段；(2)将小卫星星上电子系统中的信息分为两类，第一类是在星上电子系统正常模式下由时间触发的信息，第一类信息包括星上电子系统各个总线节点遥测参数、星时参数、周期性的控制指令；第二类是在星上电子系统异常模式下由事件触发的信息，第二类信息包括星上电子系统的遥控指令、上注数据、各个总线节点的故障信息；星载FlexRay总线通信周期包括静态段和动态段，静态段用于传输第一类信息，动态段用于传输第二类信息；(3)基于FlexRay总线通信协议的V2.1标准规范，进行星上电子系统通信节点间通信应用协议约定，具体包括静态段时隙设定、动态段时隙设定、时隙分配三个方面，具体如下：(31)静态段时隙设定：静态段时隙由FlexRay总线比特率和最长数据帧决定，静态段时隙的长度至少是静态段传输的最长帧所需时间，加上星上电子系统各个通信节点处理的最长时间和时间精度的持续时间以及时隙延时校正参 数的最大值，设置FlexRay总线5Mbps传输速率，在一个FlexRay总线数据帧中，帧头部段占用5个字节，尾部段占用3个字节，定义每帧负荷段为250个字节；(32)动态段时隙设定：动态段时隙是由FlexRay总线比特率和实时性需求决定，动态段时隙的长度至少是传输最短的帧所需时间，传输最短的帧包括头部段、2个字节的消息识别域、6个字节的数据域和尾部段，传完每一帧需要180位，在5Mbps下传输，传输一个最短帧所需时间为40μs，一个动态段小时隙设定为40μs；(33)时隙分配：根据FlexRay总线通信协议的V2.1标准规范，每个通信周期最长为16ms，根据星上实际信息量设定通信循环周期T，T小于16ms，根据FlexRay总线的小卫星星上电子系统中两类信息量的大小设定静态段时间长度和动态段时间长度；(4)根据步骤(3)设定的静态段时隙、动态段时隙和时隙分配，进行星载FlexRay总线时间调度表编排，具体如下：基于FlexRay总线的星上网络设计还需要根据卫星系统信息交互周期的需求进行FlexRay总线通信周期的设计，根据现代小卫星星上传输信息流多少及信息交互周期的大小，设定信息交互周期为150ms，也即10个总线通信周期，即在一个信息交互周期中可用的静态段时隙为200个，可用的动态段时隙为1000个，从而完成了小卫星星上电子系统FlexRay总线应用层通信。