[发明专利]宇航燃料电池电源系统多处理器平台协同控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种宇航燃料电池电源系统多处理器平台协同控制方法，包括S1、系统加电，DSP复位电路产生一个固定宽度、恒定电平的复位信号并输出给FPGA协控制器；S2、FPGA协控制器经过t1的时间退出复位，从FPGA存储电路加载配置文件完成初始配置；S3、FPGA协控制器初始配置完成后，经过t2时间，向DSP主处理器发送脉宽为t3的复位启动信号；S4、DSP主处理器接收到复位启动信号后，由DSP存储电路加载启动文件，待复位启动信号结束后t4时间，DSP主处理器退出复位，系统开始运行。本发明具有协同管理与控制能力，在保证系统正常运行的同时提高系统的智能化水平和能源的综合利用效率。

技术领域

本发明属于燃料电池领域，涉及宇航燃料电池电源系统多处理器平台协同控制系统及方法。

背景技术

随着探月事业的发展，月昼长时间工作和月背长时间无光照工况给航天器电源系统提出了更高的要求。燃料电池电源系统具有效率高、比能量高、比功率高的优势，更适合大功率长寿命探月航天器的应用。宇航燃料电池电源系统遥测量多、控制工况复杂、实时性要求高，传统的单处理器控制平台已不能满足要求，采用多处理器的协同控制技术势在必行。

传统的单处理器平台控制技术原理图如图1所示，主要功能电路包括处理器、DSP时钟电路、DSP复位电路、DSP存储电路和逻辑控制电路。处理器上电复位正常工作后，经地址、数据信号读取工作程序发出任务指令，逻辑控制电路将处理器发出的指令逻辑变换后生成控制信号，完成外部设备管控。此种控制平台所需外围电路较多、体积和重量较大、实时性和可扩展性较差，适用于控制量少、控制工况简单的场合，不能满足宇航燃料电池电源系统的控制需求。

常用的多处理器平台控制技术原理图如图2所示，主要功能电路包括DSP、FPGA、DSP时钟电路、DSP复位电路和DSP存储电路。DSP和FPGA通常采用IO口交互，DSP将任务指令通过IO口传送给FPGA，由FPGA完成外部设备管控，并通过IO口从FPGA获取所需数据。此种控制平台大量占用DSP的IO资源，对DSP性能的依赖较强，灵活性和可扩展性不足；尤其在宇航应用场合，可供选择的器件有限，IO资源丰富、性能强的DSP匮乏，此种控制平台的缺陷更加凸显，难以满足宇航燃料电池电源系统的应用需求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出宇航燃料电池电源系统多处理器平台协同控制系统及方法，以DSP作为主处理器，以FPGA作为协控制器，通过二者间协同工作，实现宇航燃料电池电源系统的控制。

本发明解决技术的方案是：

宇航燃料电池电源系统多处理器平台协同控制系统，包括DSP主处理器、FPGA协控制器、DSP复位电路、DSP时钟电路、FPGA时钟电路、DSP存储电路、FPGA存储电路；

DSP主处理器，与DSP存储电路、FPGA协控制器和外部设备通过地址、数据总线相连，系统加电后，DSP主处理器接收DSP时钟电路发出的时钟信号和FPGA协控制器发出的复位启动信号完成初始态的控制和启动文件加载，后经地址、数据总线从DSP存储电路获取外部设备控制需求，并将此需求经地址、数据总线发送给FPGA协控制器，由地址、数据总线和FPGA协控制器发出的控制信号共同完成外部设备控制和数据处理；

FPGA协控制器，系统加电后，FPGA协控制器首先接收DSP复位电路发出的复位信号完成复位操作和初始配置，然后向DSP主处理器发出复位启动信号触发DSP主处理器启动运行；DSP主处理器启动运行后，FPGA协控制器通过接收DSP主处理器的同步时钟信号实现两个时钟域的同步，并解析地址、数据总线来自DSP主处理器的外部设备控制需求；FPGA协控制器据此控制需求，生成、发出控制信号实现时序控制和外部设备管理；

DSP复位电路，与FPGA协控制器相连，为FPGA协控制器提供复位信号，并经FPGA协控制器发出的复位启动信号间接控制DSP主处理器的复位和启动；DSP复位电路根据FPGA协控制器的复位时序需求，为FPGA协控制器提供固定宽度、恒定电平的复位信号；