基于數據包的航天器數管模擬器軟件設計

數據幀的幀頭為EB90，用于完成幀同步，長(cháng)度字占用了兩個(gè)字節，表示指令碼和數據域總長(cháng)度，因為每條協(xié)議都要有指令碼，因此長(cháng)度字最小值為0002H。指令碼用于區分數據域中數據的用途，數據域用來(lái)保存有效數據。數管模擬器系統軟件接收到地面總控設備發(fā)送的數據幀后解析指令碼，并根據不同指令碼完成特定的操作。
3．2 數管模擬器系統軟件
系統軟件每個(gè)任務(wù)執行周期為150 ms，執行周期定時(shí)器通過(guò)FPGA硬件實(shí)現，單個(gè)執行周期誤差小于5 ms，時(shí)間零點(diǎn)為2010年01月01日00時(shí)00分00秒00毫秒。系統軟件通過(guò)基于時(shí)間片的輪轉調度分配處理器模塊的處理資源，做到對多種任務(wù)的準實(shí)時(shí)處理。
地面總控通過(guò)RS422給數管模擬器發(fā)出遙控指令，CPU響應RS422總線(xiàn)中斷，置串口中斷有效標志，在主程序中，判斷中斷標志，在處理函數中執行相應的指令動(dòng)作，通過(guò)不同的命令字執行相應的操作。

系統軟件流程圖如圖5所示，軟件開(kāi)始執行時(shí)首先初始化系統的各種資源及寄存器，清看門(mén)狗后等待地面總控設備發(fā)送的數據幀；如果地面總控設備發(fā)送了數據幀，系統軟件首先解析數據幀的指令碼并根據指令碼內容決定本周期執行的任務(wù)。系統軟件只負責多任務(wù)的調度和固定時(shí)間片的分配，具體任務(wù)由應用過(guò)程任務(wù)軟件來(lái)完成。
3．3 遙測采集模塊軟件
遙測采集模塊軟件主要完成接收遙測板發(fā)送的傳統遙測量，共計164個(gè)字節的遙測數據。遙測采集模塊組織這些數據并將這些數據以數據包的形式發(fā)送給中央處理單元。
系統軟件每150 ms向遙測采集模塊發(fā)送要數命令，接收到系統軟件發(fā)送的要數命令后遙測采集模塊開(kāi)始傳統遙測量的采集，組包后將數據通過(guò)串口發(fā)送給數據處理模塊。系統軟件進(jìn)入串口中斷后，將數據包放入到下行數據幀中，并等待下行數據發(fā)送任務(wù)執行時(shí)，將下行數據幀發(fā)送出去。

4 實(shí)現與驗證
數管模擬器的CPU模塊由TI的DSP器件TMS320F2812和512 kbit的RAM組成，與FPGA一起對各種接口進(jìn)行控制。
本文中的軟件設計使用C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現，使用CCS3．3軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境開(kāi)發(fā)，調試計算機使用Windows XP操作系統。模擬器進(jìn)行了100個(gè)小時(shí)的老練試驗，期間進(jìn)行了遙控指令發(fā)送、姿軌控內存數據下載、星上時(shí)間校準、模擬量遙測數據采集等功能測試。測試結果表明使用該軟件設計的數管模擬器能夠可靠、穩定地完成模擬數據管理分系統的任務(wù)。相比傳統數管模擬器，基于數據包的航天器模擬器能夠適應不同的應用程序產(chǎn)生的不同發(fā)生率和包長(cháng)度的數據源包，簡(jiǎn)化軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程，提高有效數據利用率。

5 結束語(yǔ)
在綜合分析了模擬器的需求后，實(shí)現了數管模擬器的軟件設計，其功能和性能在系統試驗中得到了充分驗證。軟件設計體現了模塊化設計的思想，使用靜態(tài)周期輪轉的方式實(shí)現任務(wù)的調度，實(shí)現起來(lái)比較簡(jiǎn)單，有助于軟件任務(wù)正常執行，使用分層設計的思想，實(shí)現不同信源信宿數據的統一管理，有利于軟件的標準化和組件化。