專利名稱：：用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種星上數(shù)據(jù)采集及通信裝置，特別涉及一種適用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信裝置。
背景技術(shù)：
：小衛(wèi)星是指重量小于1000公斤的衛(wèi)星，軌道大多位于1000公里以內(nèi)的空間區(qū)域。小衛(wèi)星不僅應(yīng)用在通信、遙感、天文等各個(gè)方面。它還適用于進(jìn)行新技術(shù)試驗(yàn)，并且易于在不同的軌道上組成衛(wèi)星星座，從而實(shí)現(xiàn)單顆衛(wèi)星無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。由于小衛(wèi)星具有成本低廉，發(fā)射周期短，機(jī)動(dòng)靈活、便于更新和應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，正在受到世界上越來(lái)越多國(guó)家的廣泛關(guān)注。目前，小衛(wèi)星上最常用和最有前途的總線之一是控制器局域網(wǎng)(ControllerAreaNetwork，以下簡(jiǎn)稱CAN)總線。小衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集及通信，包括數(shù)字量采集和模擬量采集。小衛(wèi)星的數(shù)字量通過(guò)CAN總線接口傳輸，模擬量通過(guò)A/D模塊采集。目前，公開發(fā)表的文章和專利，對(duì)于星上數(shù)據(jù)采集及通信裝置的研究，大多針對(duì)某一載荷，或者其它總線接口，而不是針對(duì)具有CAN總線接口的小衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集及通信裝置的研究。CAN總線是目前國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，也是最有發(fā)展前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。這是由于CAN總線具有很多航天應(yīng)用的特點(diǎn)CAN總線具有低成本，高抗電磁干擾性，高總線利用率，很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離(長(zhǎng)達(dá)10km)，高速的數(shù)據(jù)傳輸速率(高達(dá)1Mbps)，可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制，可自動(dòng)重發(fā)，通信靈活，節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下自動(dòng)退出總線等功能和特點(diǎn)。我國(guó)發(fā)射的航天"清華一號(hào)"，"納星一號(hào)"等多顆小衛(wèi)星都采用了主從兩套CAN總線作為星上數(shù)據(jù)總線。Surrey大學(xué)衛(wèi)星技術(shù)公司(SSTL)也多次使用CAN總線作為多顆小衛(wèi)星總線，并且取得了飛行成功。隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展及空間任務(wù)對(duì)高性能需求的日益增強(qiáng)，現(xiàn)有的宇航級(jí)抗輻射器件已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足目前空間飛行器高性能系統(tǒng)的需求，使得高性能商用器件Commercial-Off-The-Shelf(COTS)在空間的應(yīng)用成為可能。本裝置的A/D采集模塊采用了一片軍溫級(jí)商用器件AD7890，這也是NASA推薦的可用于航天的COTS器件之一。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，克服現(xiàn)有的宇航級(jí)抗輻射器件已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足目前空間飛行器高性能系統(tǒng)的需求，從而提供一種使用軍溫級(jí)商用器件(包括A/D采集芯片，CAN總線控制器)制作的、特別適用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信的裝置，該裝置可實(shí)現(xiàn)數(shù)字量、模擬量的采集與通信。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型提供的適用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信的裝置，包括電源管理模塊1，為整個(gè)系統(tǒng)中各模塊提供電源，通過(guò)DC-DC變換，輸出2.5V和3.3V的電壓，給中央控制單元2以及雙向總線收發(fā)器3供電；[0010]中央控制單元2，用于控制雙向總線收發(fā)器3、CAN總線控制器4和A/D采集模塊6;雙向總線收發(fā)器3，用于進(jìn)行芯片電平轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)3.3V1/0接口與5VTTL接口之間的電平匹配；CAN總線控制器4，支持CAN總線技術(shù)規(guī)范2.OA、和2.0B，能發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀，同時(shí)具有接收濾波和信息管理的功能；CAN總線收發(fā)器5與物理總線(CANH和CANL)直接電相連，將CAN總線控制器產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合于在總線上發(fā)送的信號(hào)，完成對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和接收；所述的CAN總線控制器模塊4與所述的CAN總線收發(fā)模塊5之間通過(guò)兩條數(shù)據(jù)收發(fā)線RXD和TXD實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；A/D采集模塊6，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入給中央控制單元2，每路數(shù)據(jù)由l位起始位、3位通道標(biāo)識(shí)位以及12位轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)位組成；所述的A/D采集模塊6有8路模擬量輸入端VIN1-VIN8，所有的輸入端共用一個(gè)公共端，8路模擬量通過(guò)輸入接口濾波電路7進(jìn)入A/D采集模塊6的輸入端；中央控制單元2通過(guò)提供A/D采集模塊6的控制信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，選擇轉(zhuǎn)換通道，實(shí)現(xiàn)分時(shí)多路采集；輸入接口濾波電路7，對(duì)輸入的模擬量信號(hào)進(jìn)行濾波；共有8路，在每路模擬量輸入端與接地端分別接入兩個(gè)起濾波作用的獨(dú)石電容。在上述的技術(shù)方案中，還包括2路高速光電耦合器，所述的高速光電耦合器在系統(tǒng)中用來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力(如圖la所示)；CAN收發(fā)模塊82C250的TXD(發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端)和RXD(接收數(shù)據(jù)輸出端)可通過(guò)高速光耦6N137構(gòu)成的隔離電路相連(如圖la所示)，又可直接與控制器模塊SJA1000的TXO(發(fā)送數(shù)據(jù)輸出端)和RXO(接收數(shù)據(jù)輸入端)連接(如圖lb所示)，82C250的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端與第二個(gè)6N137的輸出口OT端相連，接收數(shù)據(jù)輸出端與第一個(gè)6N137的輸入口-IN端相連。在上述的技術(shù)方案中，所述的電源管理模塊1具有完成5V電壓到2.5V，完成5V電壓到和3.3V電壓之間的轉(zhuǎn)換，由M.S.Kennedy公司的電源芯片構(gòu)成。在上述的技術(shù)方案中，所述的中央控制單元2采用Xi1inx輻射加固的FPGA(可靠性高，適合宇航級(jí)應(yīng)用)；所述的FPGA的接口電平經(jīng)過(guò)雙向總線收發(fā)模塊與CAN總線收發(fā)器4相連。在上述的技術(shù)方案中，雙向總線收發(fā)器3需采用宇航級(jí)標(biāo)準(zhǔn)或者軍溫級(jí)且有成功飛行經(jīng)驗(yàn)的器件，這里采用AEROFLEX公司研制的宇航級(jí)器件。在上述的技術(shù)方案中，所述的CAN總線控制器4和CAN總線收發(fā)器5采用工業(yè)級(jí)的芯片。Surrey大學(xué)研究證實(shí)，工業(yè)級(jí)的CAN總線控制器和CAN總線收發(fā)器在經(jīng)受lOKrad輻照后，性能無(wú)明顯下降，適宜小衛(wèi)星的應(yīng)用。在上述的技術(shù)方案中，所選用的A/D采集模塊6是NASA(美國(guó)國(guó)家航空航天局)推薦的可用于宇航級(jí)飛行任務(wù)的軍溫級(jí)商用A/D芯片。它與一般的宇航級(jí)A/D相比較，具有模擬量輸入動(dòng)態(tài)范圍大(避免使用輸入端電平轉(zhuǎn)換電路)，轉(zhuǎn)換通道數(shù)多(避免使用輸入端多路開關(guān))，功耗低(最大50mW，休眠狀態(tài)下75uW)的特點(diǎn)。在上述的技術(shù)方案中，所述的獨(dú)石電容分別為0.luF和lOuF的(獨(dú)石電容體積小，相對(duì)溫度變化率小)。5[0023]本實(shí)用新型的數(shù)字量采集功能是通過(guò)CAN總線控制器和CAN總線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)的，由于CAN總線具有雙向的數(shù)據(jù)收發(fā)功能，因此本裝置還具有數(shù)據(jù)通信的功能。CAN總線數(shù)據(jù)的采集和通信，是按照CAN總線協(xié)議進(jìn)行的，CAN總線協(xié)議通信格式中有四種幀格式數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、差錯(cuò)幀和超載幀。其中數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的發(fā)送需要在控制器的控制下進(jìn)行，而差錯(cuò)幀和超載幀的發(fā)送是在錯(cuò)誤發(fā)生和超載發(fā)生時(shí)自動(dòng)進(jìn)行的。因此一般只考慮前兩個(gè)幀的結(jié)構(gòu)。CAN總線協(xié)議數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如表1所示，其中數(shù)據(jù)場(chǎng)最多不超過(guò)8個(gè)字節(jié)，如果數(shù)據(jù)超過(guò)8個(gè)字節(jié)，將采用第二個(gè)幀進(jìn)行發(fā)送。除數(shù)據(jù)場(chǎng)外，其它各結(jié)構(gòu)均由CAN總線接口模塊自動(dòng)進(jìn)行添加。而在數(shù)據(jù)接收時(shí)，同樣由CAN總線接口模塊對(duì)該幀進(jìn)行提取，獲取其中數(shù)據(jù)，然后通中央控制單元2進(jìn)行數(shù)據(jù)提取。表1CAN數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>[0026]本實(shí)用新型的模擬量采集功能是通過(guò)A/D采集模塊6實(shí)現(xiàn)的。A/D模塊有8路模擬量輸入端VIN1-VIN8，所有的輸入端共用一個(gè)公共端，8路模擬量分別經(jīng)過(guò)電容濾波，進(jìn)入A/D模塊的輸入端。中央控制單元2通過(guò)提供A/D采集模塊6的控制信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，選擇轉(zhuǎn)換通道，實(shí)現(xiàn)分時(shí)多路采集。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型采用FPGA作為核心控制單元，F(xiàn)PGA是星上廣泛使用的控制單元，Xilinx等公司研制的宇航級(jí)FPGA具有抗輻射、耐高低溫、低功耗和速度快等特點(diǎn)。因此本實(shí)用新型沒(méi)有采用傳統(tǒng)的單片機(jī)控制的通信方式，而研制了基于FPGA的CAN總線通信模塊，更適宜小衛(wèi)星的應(yīng)用，也縮小了PCB尺寸，具有很高的可靠性。本實(shí)用新型的系統(tǒng)中由于FPGA的可編程特性，更加便于系統(tǒng)硬件日后的升級(jí)和擴(kuò)展。本實(shí)用新型不僅具有數(shù)據(jù)采集的功能，還具有數(shù)據(jù)發(fā)送的功能，具有雙向的數(shù)據(jù)通信功能。本實(shí)用新型的A/D采集模塊具有多路模擬量采集的功能，可對(duì)某一路或幾路進(jìn)行單獨(dú)采集，也可進(jìn)行八路的循環(huán)采集。模擬量輸入范圍大(-iovIOV)，功耗低(最大50mW，休眠狀態(tài)下75uW)。本實(shí)用新型的系統(tǒng)，降低了功耗和重量，縮小了體積，特別適宜空間使用。圖la是本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成示意圖圖lb是本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成示意圖具體實(shí)施方式為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參考圖lb，制作一適用于采用CAN總線的小衛(wèi)星的數(shù)據(jù)采集裝置，由電源管理模塊1、用于進(jìn)行芯片時(shí)序控制的中央控制單元2、用于芯片電平轉(zhuǎn)換的雙向總線收發(fā)器3、完成CAN總線數(shù)據(jù)通信的CAN總線控制器4、與物理總線相連的CAN總線數(shù)據(jù)收發(fā)器5、A/D采集模塊6和對(duì)輸入的模擬量信號(hào)進(jìn)行濾波的輸入接口濾波電路7組成；采用Xilinx的輻射加固FPGA作為中央控制單元，完成CAN總線控制器的寄存器初始化，并采用查詢方式，產(chǎn)生地址鎖存信號(hào)，片選信號(hào)，讀使能信號(hào)和寫使能信號(hào)，模擬雙向地址數(shù)據(jù)復(fù)用總線的讀寫時(shí)序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。中央控制單元2通過(guò)控制A/D采集模塊6，產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)、接收幀同步信號(hào)、傳輸幀同步信號(hào)以及時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多通道模擬量的采集。其中，電源管理模塊1采用MSK5102-2.5H以及MSK5102-3.3H，該電源管理模塊1把公用設(shè)備供電電壓5V，轉(zhuǎn)換為2.5V和3.3V的電壓供給FPGA。電源管理模塊1的輸出端2.5V和3.3V分別接FPGA的Vint(內(nèi)核電壓)，Vcco(Bank電壓)，GND端為整個(gè)設(shè)備的接地端。CAN總線控制器4，CAN總線收發(fā)器5，A/D采集模塊6的供電使用未經(jīng)轉(zhuǎn)換的公用設(shè)備供電電壓5V。用于進(jìn)行芯片時(shí)序控制的中央控制單元2采用Xi1inx公司抗輻射加固的FPGA，其型號(hào)為XQVR-1000，其工作時(shí)鐘為40MHZ，由晶振輸出端連至FPGA的GCLK引腳上。FPGA與雙向總線收發(fā)器直接電連接。雙向總線收發(fā)器3采用了AEROFLEX公司的雙向三態(tài)總線收發(fā)器54ACS164245,它具有抗輻射特色，閉鎖閾值和耐輻射計(jì)量分別達(dá)120MeV和300Krad，因而是適用于航天領(lǐng)域的器件。CAN總線控制器4采用Philips公司的SJA1000作為CAN總線控制器芯片；CAN總線收發(fā)器5選用Philips公司的82C250;A/D采集模塊6采用ADI公司的AD7890-10(軍溫級(jí))芯片完成星上的模擬量采集。這是一個(gè)8通道12位、輸入電壓范圍為士10V的A/D采集芯片。AD7890-10是NASA推薦的可用于航天的COTS器件之一。如圖la和lb所示，F(xiàn)PGA的兩個(gè)引腳與雙向總線收發(fā)器的方向選擇端口DIRl、DIR2線相連；而輸出使能端口0E1和0E2端接地，使雙向總線收發(fā)器的輸出總為使能態(tài)。雙向總線收發(fā)器54ACS164245，可以當(dāng)作16位或者兩個(gè)8位雙向總線收發(fā)器使用，本設(shè)計(jì)將其當(dāng)作后者。雙向總線收發(fā)器3分別有A口和B口兩個(gè)端口，根據(jù)DIR1和DIR2所接信號(hào)電平的高低，可以選擇數(shù)據(jù)是由A口流向B口，還是B口流向A口。FPGA控制信號(hào)DIR1為高電平時(shí)，第一個(gè)8位雙向總線收發(fā)器的數(shù)據(jù)從A口流向B口，其A口管腳與FPGA的4根信號(hào)管腳連接，B口管腳與CAN總線控制器的4條控制信號(hào)線ALE、CS、RD、WR連接；DIR2控制第二個(gè)8位雙向總線收發(fā)器的數(shù)據(jù)流向，當(dāng)DIR2所接信號(hào)電平為高時(shí)，數(shù)據(jù)由A口流向B口，此為向CAN總線控制器發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)；當(dāng)DIR2所接信號(hào)電平為低時(shí)，數(shù)據(jù)由B口流向A口，此為從CAN總線控制器接收數(shù)據(jù)狀態(tài)。因此，第二個(gè)8位雙向總線收發(fā)器的A口連接FPGA的8根信號(hào)線，B口與CAN總線控制器的8條雙向數(shù)據(jù)地址復(fù)用線AD0-AD7連接。CAN總線控制器4與CAN總線收發(fā)器5之間通過(guò)兩條數(shù)據(jù)收發(fā)線RXD和TXD實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。如果采用高速光電耦合器6N137，則CAN總線收發(fā)器82C250的TXD(發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端)和RXD(接收數(shù)據(jù)輸出端)端可通過(guò)6N137構(gòu)成的隔離電路相連(如圖la所示)，又可直接與CAN總線控制器SJA1000的TXO(發(fā)送數(shù)據(jù)輸出端)和RXO(接收數(shù)據(jù)輸入端)連接(如圖lb所示)，82C250的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端與第二路6N137的輸出口OT端相連，接收數(shù)據(jù)輸出端與第一路6N137的輸入口-IN端相連。CAN總線收發(fā)器5的CANH和CANL引腳與CAN物理總線之間各串聯(lián)一個(gè)起限流作用的5Q電阻，在CANH和CANL引腳上分別并聯(lián)30pF的獨(dú)石電容，濾除總線上的高頻干擾和防電磁輻射，其電源端與地之間并聯(lián)O.luF的去耦電容。8C250的RS引腳(斜率電阻輸入端)接47K電阻后接地，這降低了射頻干擾，由于使用了82C250的集成的收發(fā)器電路，CAN總線控制器SJA1000使用了旁路功能，此時(shí)SJA1000的RX1引腳接地。A/D采集模塊6采用AD7890-10(軍溫級(jí))芯片。電路的8路模擬輸入端由多路開關(guān)根據(jù)3位通道地址選擇，多路切換時(shí)按先開后合方式操作。REFOUT/REFIN是參考電壓輸出/輸入端。既可使用外部參考電壓，又可使用內(nèi)部參考電壓。本設(shè)計(jì)使用內(nèi)部參考電壓，此時(shí)在該端和模擬地之間接入一只0.1iiF的瓷片電容。AD7890的SMODE接高電平，使芯片工作在外時(shí)鐘模式下。Cext引腳的電容值決定了AD7890開始啟動(dòng)的內(nèi)部延時(shí)脈沖，根據(jù)實(shí)際情況。這里在Cext引腳和接地端之間接入了120pF的電容。SCLK、TFS、RFS、DATAIN引腳分別是AD7890的時(shí)鐘輸入端、傳輸幀同步信號(hào)，接收幀同步信號(hào)和數(shù)據(jù)輸入端。AD7890接口電平標(biāo)準(zhǔn)為5VTTL。由于這四條信號(hào)線是由FPGA發(fā)出，而FPGA端口3.3VLVCMOS電平標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)可以驅(qū)動(dòng)5VTTL電平標(biāo)準(zhǔn)的芯片，因此，這四條信號(hào)線可以直接與AD7890相連。DATAOUT管腳是AD7890的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出端，由于它是5VTTL電平標(biāo)準(zhǔn)的，因此與FPGA模塊連接時(shí)，必須經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換。如圖1所示，這里把DATA0UT端連接至雙向總線收發(fā)器B口空閑的管腳上，從A口與其相對(duì)應(yīng)的管腳連接到FPGA的信號(hào)引腳上。輸入接口濾波電路7，對(duì)輸入的模擬量信號(hào)進(jìn)行濾波；共有8路，對(duì)每路模擬量輸入端與接地端分別接入兩個(gè)起濾波作用的獨(dú)石電容。所述的獨(dú)石電容分別為O.luF和10uF的(獨(dú)石電容體積小，相對(duì)溫度變化率小)。在系統(tǒng)中可以設(shè)置用來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力的2路高速光電耦合器(如圖la)，CAN收發(fā)器5的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端和接收數(shù)據(jù)輸出端通過(guò)高速光電耦合器構(gòu)成的隔離電路相連或直接與CAN總線控制器4的接收數(shù)據(jù)輸出端和發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端連接；CAN總線收發(fā)器5的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端與第二路高速光電耦合器的輸出口OT端相連，接收數(shù)據(jù)輸出端與第一路高速光電耦合器的輸入口-IN端相連。也可以不設(shè)置高速光電耦合器，因?yàn)樗鼤?huì)增加CAN總線有效回路信號(hào)的傳輸延遲時(shí)間，導(dǎo)致通信速率或距離減少；由于所采用的CAN收發(fā)器本身具備瞬間抗干擾、降低射頻干擾(RFI)以及實(shí)現(xiàn)熱防護(hù)的能力，它的電流限制電路還提供了對(duì)總線的進(jìn)一步保護(hù)，也可以不必須設(shè)置高速光電耦合器；所以如果現(xiàn)場(chǎng)傳輸距離近、電磁干擾小，可以不采用光電隔離，以使系統(tǒng)達(dá)到最大的通信速率或距離(如圖lb所示)。應(yīng)該注意到并理解，在不脫離后附的權(quán)利要求所要求的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鲈敿?xì)描述的本實(shí)用新型做出各種修改和改進(jìn)。因此，要求保護(hù)的技術(shù)方案的范圍不受所給出的任何特定示范教導(dǎo)的限制。8權(quán)利要求一種用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信的裝置，包括電源管理模塊(1)，為整個(gè)系統(tǒng)中各模塊提供電源，通過(guò)DC-DC變換，輸出2.5V和3.3V的電壓，給中央控制單元(2)以及雙向總線收發(fā)器(3)供電；中央控制單元(2)，用于控制雙向總線收發(fā)器(3)和CAN總線控制器(4)，模擬CAN總線時(shí)序；雙向總線收發(fā)器(3)，用于進(jìn)行芯片電平轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)3.3VI/O接口與5VTTL接口之間的電平匹配；CAN總線控制器(4)，支持CAN總線技術(shù)規(guī)范2.0A、和2.0B，能發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀，同時(shí)具有接收濾波和信息管理的功能；CAN總線收發(fā)器(5)與物理總線直接電相連，將CAN總線控制器產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合于在總線上發(fā)送的信號(hào)，完成對(duì)總線的差動(dòng)發(fā)送和接收；所述的CAN總線控制器模塊(4)與所述的CAN總線收發(fā)模塊(5)之間通過(guò)兩條數(shù)據(jù)收發(fā)線RXD和TXD實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；A/D采集模塊(6)，采集模擬量數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量數(shù)據(jù)輸入給中央控制單元(2)，每路數(shù)據(jù)由1位起始位、3位通道標(biāo)識(shí)位以及12位轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)位組成；所述的A/D采集模塊(6)有8路模擬量輸入端VIN1-VIN8，所有的輸入端共用一個(gè)公共端，8路模擬量通過(guò)輸入接口濾波電路(7)進(jìn)入A/D采集模塊(6)的輸入端；中央控制單元(2)通過(guò)提供A/D采集模塊(6)的控制信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，選擇轉(zhuǎn)換通道，實(shí)現(xiàn)分時(shí)多路采集；輸入接口濾波電路(7)，對(duì)輸入的模擬量信號(hào)進(jìn)行濾波；共有8路，在每路模擬量輸入端與接地端分別接入兩個(gè)起濾波作用的獨(dú)石電容。2.按權(quán)利要求1所述的用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信的裝置，其特征在于，還包括用來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力的2路高速光電耦合器，所述的CAN收發(fā)器(5)的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端和接收數(shù)據(jù)輸出端通過(guò)所述的高速光電耦合器構(gòu)成的隔離電路相連或直接與CAN總線控制器(4)的TXO(發(fā)送數(shù)據(jù)輸出端)和RXO(接收數(shù)據(jù)輸入端)連接；CAN總線收發(fā)器(5)的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端與第二路高速光電耦合器的輸出口OT端相連，接收數(shù)據(jù)輸出端與第一路高速光電耦合器的輸入口-IN端相連。3.按權(quán)利要求1所述的用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信的裝置，其特征在于，所述的電源管理模塊(1)完成5V電壓到2.5V，完成5V電壓到和3.3V電壓之間的轉(zhuǎn)換，由由M.S.Kennedy公司的電源芯片構(gòu)成。4.按權(quán)利要求1所述的用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信的裝置，其特征在于，所述的中央控制單元(2)采用Xilinx輻射加固的FPGA，該中央控制單元(2)經(jīng)過(guò)雙向總線收發(fā)器(3)與所述的CAN總線控制器(4)相連。5.按權(quán)利要求4所述的用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信的裝置，其特征在于，所述的雙向總線收發(fā)器(3)采用AEROFLEX公司的宇航級(jí)器件。6.按權(quán)利要求1所述的用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信的裝置，其特征在于，所述的CAN總線控制器(4)和CAN總線收發(fā)器(5)采用工業(yè)級(jí)的芯片。7.按權(quán)利要求1所述的用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信的裝置，其特征在于，所述的A/D采集模塊(6)是美國(guó)國(guó)家航空航天局用于宇航級(jí)飛行任務(wù)的軍溫級(jí)商用A/D芯片，功耗最大50mW，休眠狀態(tài)下75uW。8.按權(quán)利要求1所述的用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信的裝置，其特征在于，所述的獨(dú)石電容分別為0.luF和lOuF的'專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于小衛(wèi)星控制器局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集及通信的裝置，包括一為整個(gè)系統(tǒng)提供電源的電源管理模塊，用于控制雙向總線收發(fā)器、CAN總線控制器和A/D采集模塊的中央控制單元，用于進(jìn)行芯片電平轉(zhuǎn)換的雙向總線收發(fā)器，支持CAN總線技術(shù)規(guī)范的CAN總線控制器，與物理總線直接電相連的CAN總線收發(fā)器，CAN總線控制器與CAN總線收發(fā)器通過(guò)兩條數(shù)據(jù)收發(fā)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；還包括用于采集模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量數(shù)據(jù)輸入給中央控制單元的A/D采集模塊，以及進(jìn)行模擬量濾波的輸入接口濾波電路。A/D采集模塊用于星上模擬量采集，采集動(dòng)態(tài)范圍與以往相比明顯提高，而功耗更低。該裝置實(shí)現(xiàn)星上數(shù)字量、模擬量的采集與通信，可擴(kuò)展性好，可靠性高。文檔編號(hào)H04L12/40GK201467156SQ20092010666公開日2010年5月12日申請(qǐng)日期2009年4月1日優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日發(fā)明者劉波,姜秀杰,石廣志,薛長(zhǎng)斌,陳萍申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心