[发明专利]基于ARM的星载振动信号高速测量系统

摘要

本发明公开一种基于ARM的星载振动信号高速测量系统，能够对分布在卫星上的振动响应数据进行高速采集和实时存储。具体包括高速数据采集缓存模块、Flash存储模块、数据处理模块、CAN总线通讯电路、电源模块和多个振动传感器。振动传感器分布在卫星上，用于测量卫星的力学环境；电源模块将星务平台提供的一次电源转换为二次电源供系统使用。高速数据采集缓存模块对传感器的振动响应数据进行高速采集并缓存；数据处理模块对采集到的振动响应数据进行判读和打包，并对系统进行任务调度，控制整个系统的正常运行；Flash存储模块用于实时存储数据处理模块打包后的振动响应数据；CAN总线通讯电路与星务平台进行总线通讯，接收卫星平台的指令，发送卫星平台所需的数据。

主权项

基于ARM的星载振动信号高速测量系统，其特征在于，包括数据采集缓存模块、Flash存储模块、数据处理模块、CAN总线通讯电路、电源模块和两个以上振动传感器；其连接关系为：振动传感器分布在待测卫星上，振动传感器通过电缆接入数据采集缓存模块，数据采集缓存模块接入数据处理模块，数据处理模块分别与Flash存储模块、CAN总线通讯电路和电源模块互连；CAN总线通讯电路通过CAN总线与外部星务平台通讯，接收星务平台的指令，发送星务平台所需的数据；电源模块通过母线与外部一次电源相连；所述数据处理模块包括ARM处理器、RAM存储器和ROM存储器；ARM处理器通过其内部集成的CAN总线控制器实现与CAN总线通讯电路的通讯，RAM存储器与ARM处理器互连，RAM存储器实现对振动响应数据的缓存；ROM存储器接入ARM处理器，用以存储ARM处理器所需运行的程序；所述数据采集缓存模块包括模拟量接口电路和自动采集缓存电路；其中模拟量接口电路和分布在卫星上的振动传感器相连，接收振动传感器产生的振动信号；模拟量接口电路为每一路振动信号提供一路数据采集通道，设数据采集通道的个数为N，N为大于等于2的整数；自动采集缓存电路包括多选一模拟开关、模拟开关自动选通电路、信号调理电路、AD转换器和FIFO存储器；多选一模拟开关的输入端接模拟量接口电路，并与模拟量接口电路的数据采集通道一一对应，输出端经信号调理电路后接AD转换器，AD转换器的输出端接FIFO存储器；模拟量接口电路接收来自振动传感器的模拟量信号，通过AD转换器转换为数字信号存入FIFO存储器；ARM处理器分别输出PWM1信号和PWM2信号对自动采集缓存电路进行控制，其中PWM1信号输出端通过模拟开关自动选通电路接入多选一模拟开关，模拟开关自动选通电路对PWM1信号的下降沿进行计数，依次循环输出N个选通信号，控制多选一模拟开关切换采集通道；PWM2信号输出端接入AD转换器，AD转换器在PWM2信号的下降沿启动AD转换，将该时刻采集到的模拟信号转换为数字信号；所述PWM1信号和PWM2信号的周期和脉宽均相同，PWM1信号的下降沿与PWM2信号的上升沿对应，使得每次多选一模拟开关切换通道前AD转换器启动一次；AD转换器在当前转换结束后，通过Busy引脚输出上升沿，FIFO存储器在Busy引脚的上升沿对AD转换器输出的数字信号进行缓存；ARM处理器的中断信号端与FIFO存储器相连，FIFO存储器将其半满信号作为ARM的中断输入，ARM处理器接收到中断信号后读取FIFO存储器中的数字信号，该数字信号即为振动响应数据；ARM处理器将从FIFO存储器中读取的振动响应数据按设定格式打包后存入Flash存 储模块，当ARM处理器接收到CAN总线通讯电路发送的数据发送指令后，将Flash存储模块中的振动响应数据通过CAN总线通讯电路下传；所述电源模块包括供配电电路和振动传感器加断电控制电路，供配电电路将外部一次电源转换为二次电源；转换后的二次电源直接为数据采集缓存模块、Flash存储模块、数据处理模块、CAN总线通讯电路和振动传感器供电；同时ARM处理器通过振动传感器加断电控制电路与供配电电路相连，通过振动传感器加断电控制电路实现对各振动传感器的加断电控制。