[发明专利]一种适用于星载电子设备的多串口缓存复用方法

说明书

本发明提供了一种适用于星载电子设备的多串口缓存复用方法，星载综合电子设备间为一主多从关系，主机根据上位机发送的指令向各从机发送数据内部控制命令，从机响应主机的内部控制命令，向主机返回相应的响应信息；或者主机定时向从机发送遥测采集命令，从机定期向主机回传遥测状态信息，主机从机之间采用串口进行信息交互，主机采用多时间片查询的方式进行数据收发处理，各从机时分复用主机的串口发送缓冲区和串口接收缓冲区。本发明解决了一主多从串口通信系统中主机资源有限无法满足多从机数据接收存储空间的问题，节约了系统资源，提高了代码效率。

技术领域

本发明涉及一种适用于星载电子设备的多串口缓存复用方法，属于卫星有效载荷嵌入式软件设计领域。

背景技术

星载电子设备主要是一类具有卫星综合管理控制单元功能的设备。该类星载电子设备主要功能是管理隶属分系统内部各个单机及模块的工作流程，依据卫星星务计算机发来的命令信息和工作参数，综合管理控制分系统内部单机开机、执行任务、关机、以及遥测遥控等。这一类电子设备属于分系统对外的接口单机，同时具备分系统任务管理综合控制功能，经常属于在轨长加电设备，通常会选用宇航级的MCU+FPGA组成硬件运行环境，所以形成了该类电子设备器件等级极高，硬件资源严重不足的特点。而要满足星载软件降额要求的条件下，完成分系统在轨工作任务执行管理以及与内部各个单机间的信息交互管理的任务，需要设计一种MCU+FPGA多串口缓冲复用的软件设计方法来弥补硬件资源不足的问题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，解决星载电子设备硬件资源不足的问题，通过主机MCU程序主循环时间片切换查询结合FPGA开辟复用收发缓存区的方式，完成一对多的串口信息交互功能。

本发明的技术解决方案是：一种适用于星载电子设备的多串口缓存复用方法，所述复用方法包括如下步骤：

(1)、主机MCU程序进入主循环时接收外部指令，根据外部指令和时序，为主循环每个相等的时间片设置相应的发送数据标志；

(2)、主机MCU程序在主循环的每个时间片到来时，判断相应的发送数据标志是否有效，如果有效，则将这个时间片区应该向指定从机发送的数据内容放到MCU发送缓冲区里，并将该指定从机对应的发送片选地址写入FPGA中；同时，判断MCU接收缓冲区里是否有新的数据帧，如果有，则从FPGA接收缓冲区中提取数据帧，并对数据帧进行解析和处理，之后，将下一个时间片主机需要接收的数据帧对应的从机接收片选地址写入FPGA中；

(3)、主机就MCU中断程序将MCU发送缓冲区发送至FPGA的发送缓冲区，FPGA根据步骤(3)中MCU写入的发送片选地址，选通相应的从机接口将数据发送至相应的从机；

(4)、FPGA收到接收片选地址之后，根据步骤(3)中MCU写入的接收片选地址，选通相应的从机接口将相应的从机发送的数据存入接收缓冲区中。

所述主机MCU程序主循环分为N个时间片，所述N为通信协议中主机向所有从机发送数据帧的总数与接收数据帧总数的最大值。

所述主机FPGA接收缓冲区容量不低于通信协议中主机接收数据帧中最大的数据帧对应的字节数。

当中断周期为T_s、串口波特率Mbps、发送缓冲区宽度为W时，所述发送缓冲区的深度大于等于为向上取整运算。

所述FPGA包括接收缓冲区、发送缓冲区、接收选通模块、发送选通模块，在MCU发送的接收片选指令控制下，接收选通模块选通一路从机串口发送的数据存入至接收缓冲区模块；在MCU发送的发送片选指令控制下，发送选通模块选通发送缓冲区模块与某一从机串口接收信号相连接，将缓冲区模块中的数据发送至某一个从机。

在MCU程序主循环中N个时间片内的代码段内设置最多一段代码用于向指定从机发送指定的一帧数据和/或一段代码用于接收指定的从机发送的数据帧。