[发明专利]一种基于ARM的星上能源控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于ARM的星上能源控制系统，适用于小卫星的星上能源控制。

背景技术

目前小卫星能源控制模式多采用以MCS-51为核心的微处理器系统及外围电路，与软件配合构成智能控制单元的主体，来完成电源系统工作状态监视与控制、蓄电池组的充、放电控制和充电电流限流控制、蓄电池组温度控制、工程参数的采集、遥控指令的接收与执行，以及与星务中心计算机的通信等功能。在硬件上通常进行模块化设计，但是每个特定模块都需要一组相应的接口电路来完成。以CPU模块为例，该模块包括控制器、程序存储器、数据存储器、控制译码电路、上电复位电路和看门狗电路。上电复位电路产生上电复位信号，供系统复位；看门狗电路能在硬件上防止软件程序走死或走飞；控制译码电路则提供了CPU控制器对各功能模块电路的控制地址接口，完成单片机基本系统的地址、遥测通道、间接指令、充电电流控制、总线通信的地址选择。

可以看出，整个系统资源比较浪费，而随着信息技术的发展，小卫星的硬件设备正在逐步走向小型化，传统的能源控制模式已不适用于小卫星的能源控制管理。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种基于ARM的星上能源控制系统，实现了小卫星星上能源控制系统的小型化、集成化以及实时性，降低了目前小卫星星上能源控制系统的复杂程度。

本发明的技术方案为：

一种基于ARM的星上能源控制系统，包括：ARM芯片、模拟开关、测温模块、CAN总线接口模块、电源模块、看门狗、数据保存模块和数据锁存模块；

电源模块为所述星上能源控制系统供电，外部模拟量输入信号通过模拟开关进行通断选择之后输入到ARM芯片，用于测量温度的测温模块将星上能源的各部分温度信号传递给ARM芯片，ARM芯片通过CAN总线接口模块与星上其他部分通信，看门狗为ARM芯片提供主动复位信号，数据保存模块用于存储临时数据，供给ARM芯片处理，ARM芯片将处理过的信号通过数据锁存模块进行数据锁存之后输出；

测温模块通过I²C总线与ARM芯片通信。

CAN总线接口模块通过CAN总线与ARM芯片通信。

ARM芯片对数据进行处理是通过如下步骤进行：

(1)ARM芯片对看门狗进行牵狗操作；所述牵狗操作是指给看门狗发送连续脉冲，令看门狗开始工作；

(2)ARM芯片控制模拟开关采集星上能源系统的模拟量遥测数据，所述星上能源系统的模拟量遥测数据包括蓄电池组电压、充电电流、放电电流、星箭分离信号、方阵电流、负载电流、通信DC/DC 5V遥测；

(3)ARM芯片通过测温模块采集星上能源系统的温度遥测数据，所述温度遥测数据包括温度TN1和温度TN2；

(4)ARM芯片根据采集到的充电电流判断蓄电池组是否处于充电状态，当充电电流大于预设的充电阈值时，则蓄电池组处于充电状态，之后ARM芯片再根据采集到的蓄电池组电压判断是否需要停止给蓄电池组充电，若蓄电池组电压高于预设的充电电压阈值，则停止继续给蓄电池组充电，若蓄电池组电压低于预设的充电电压阈值，则继续充电；所述蓄电池组包括主份加热回路和备份加热回路；

(5)ARM芯片根据采集到的放电电流判断蓄电池组是否处于放电状态，当放电电流大于预设的放电阈值时，则蓄电池组处于放电状态，之后ARM芯片再根据采集到的蓄电池组电压判断是否需要停止蓄电池组放电，若蓄电池组电压低于预设的放电电压阈值，则停止蓄电池组放电，若蓄电池组电压高于预设的放电电压阈值，则继续放电；

(6)ARM芯片根据采集到的星箭分离信号判断卫星是否处于星箭分离状态，若采集到的星箭分离信号为0，则处于星箭分离状态，之后ARM芯片通过CAN总线接口模块对星务主机的轮询进行检查，如果星务主机无轮询时间超过预设的主机无轮询时间门限，则ARM芯片通过数据锁存模块和指令输出模块输出指令，控制执行机构给星上通信系统供电；

(7)ARM芯片根据采集到的星箭分离信号判断卫星是否处于星箭分离状态，若采集到的星箭分离信号为0，则处于星箭分离状态，之后ARM芯片根据采集到的蓄电池组电压、方阵电流和负载电流判断是否需要给星上载荷供电，若蓄电池组电压≥充电电压阈值、方阵电流-负载电流-充电电流＞0A并且通信DC/DC 5V遥测≥4.0V时，则ARM芯片通过数据锁存模块和指令输出模块输出指令，控制执行机构给星上载荷供电；