[发明专利]一种多通道可配置的脉冲发生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多路脉冲的产生方法。

背景技术

中央控制器是空间站实验舱机械臂系统的重要组成部分，需要能够对实验舱机械臂系统中的7个关节、2个末端作用器、2个手眼相机的主备份电机电源和线路电源进行直接指令开关操作，共多达80路脉冲输出通道。指令开关脉冲输出逻辑采用FPGA实现，在应用中遇到了如下技术问题：

（1）中央控制器需要能够产生数量繁多的部件电源开关脉冲指令。据估算，单路脉冲发生模块需要消耗的逻辑资源占星载计算机所选用的FPGA内部逻辑资源的0.56%。如果采用传统的脉冲发生方法，即每路开关脉冲指令采用独立的脉冲发生模块，仅产生80路脉冲就需要消耗FPGA内部资源的45%以上，严重挤压了其他功能所能使用的逻辑资源；

（2）中央控制器需要输出的指令包含了多种电源的开和关指令脉冲，当同一电源开和关指令脉冲同时产生时，继电器内部电路将处于不确定状态，从而影响部件的功能。如果采用传统的脉冲发生方法，由于各路脉冲通道分别独立，无法从硬件角度避免同一电源开/关指令脉冲同时有效的情况；

（3）当众多通道的脉冲同时有效时，有可能会产生较大的瞬时电流，对电路稳定性产生影响。如果采用传统的脉冲发生方法，由于各路脉冲通道分别独立，无法从硬件角度避免多路指令脉冲同时有效的情况；

（4）单个部件中不同通道电源开关的先后顺序和相位关系需要可配置，传统的脉冲发生方法并未考虑各脉冲之间的顺序和相位关系。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种多通道可配置的脉冲发生方法，可以显著降低FPGA的资源占用率，并且各通道产生的脉冲之间的顺序关系和相位关系可配置。

本发明的技术解决方案是：一种多通道可配置的脉冲发生方法，步骤如下：

（1）将N路脉冲发生通道划分为相互独立的M组，其中N>0，0<M≤N，每组包含P路脉冲发生通道；P路脉冲发生通道共用同一个多路选通器，使得每组只有一路脉冲输出；

（2）对于M组中的每一组，根据该组包含的P路脉冲发生通道所对应的控制对象，将该组包含的P路脉冲发生通道分配通道数字编码；

（3）对于M组中的每一组，在每次脉冲发生操作前，从该组包含的P路脉冲发生通道中选择出x路脉冲发生通道，对选出的x路脉冲发生通道进行优先级排序；

（4）对于M组中的每一组，分别设定该组中选出的x路脉冲发生通道所需的脉冲宽度和脉冲相位，其中设定脉冲相位时，选取选出的x路脉冲发生通道中优先级最高的通道作为基准通道，基准通道的相位为具体相位值，其余x-1路脉冲发生通道的脉冲相位采用与基准通道的相位差值来表示；设定脉冲宽度时，x路脉冲发生通道均采用各自所需的绝对数值表示；

（5）对于M组中的每一组，在每次脉冲发生操作前，确定本次脉冲发生通道个数z，z为大于0并且小于等于x的整数；

（6）对于M组中的每一组，首先产生优先级最高通道所需宽度和相位的脉冲信号，并将产生的脉冲信号通过多路选通器选通输出；然后产生优先级排在次高的通道所需宽度脉冲信号，并根据与基准通道的相位差值关系进行延迟后经过多路选通器选通输出；依次类推，直至本组中选出的x路脉冲发生通道中优先级最高的z路脉冲通道所需的脉冲依照优先级关系依次输出完毕。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明提出的多通道可配置的脉冲发生方法，可以兼容各卫星平台电子设备的脉冲发生装置需求；

（2）本发明中单次发射的通道数、通道脉冲宽度及通道之间脉冲相位关系均可配置，具有很强的灵活性；

（3）本发明采用了分组和时分复用逻辑设计思想，同一组内各路脉冲之间顺序关系和相位关系可配置，保证了同一时刻每组只有至多一各通道脉冲有效，避免了同一电源开/关指令同时有效的情况，并限制了同时有效的脉冲指令的个数，避免了开关脉冲同时有效和众多脉冲同时有效所带来的危害；

（4）本发明进行了通用化和参数化设计，容易进行移植，同时资源占用率大大减小，在ALTERA公司的EPF10K70系列FPGA上进行综合的资源占用率由45%减少为18%。

附图说明

图1为本发明方法的原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明多通道可配置脉冲发生方法将N路脉冲分为M个独立的组，每组主要由三个环节组成：脉冲发生部分、脉冲控制逻辑部分以及通道选通逻辑部分。其中：