一种卫星信息处理平台的地面测试装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种卫星信息处理平台的地面测试装置及其控制方法，属于卫星信息处理平台测试领域。

背景技术：

近年来，随着现场可编辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)技术的长足发展，FPGA的集成度不断提高，价格大幅度降低，其被越来越多地应用于航天领域。

小卫星上的信息处理平台不仅需要运行复杂的姿态轨道控制算法，而且要处理高分辨率的负载数据。但是，由于小卫星上的空间资源有限，其搭载的信息处理平台必须是高度集成的，而FPGA技术正好能够解决这一难题。采用FPGA技术能够建立完整的信息处理平台系统，并且使小卫星的结构设计更加简洁和灵活，性能更加可靠，并且在很大程度上简化了集成和验证。

航天器的工作环境为空间辐射环境，小卫星在该环境下容易发生故障，FPGA在空间辐射环境中的总剂量效应正是影响小卫星功能可靠性的主要因素之一。

总剂量效应(Total Ionizing Dose Effects，TID)通常指电离总剂量效应，指的是长期辐照过程中多次粒子入射造成的半导体材料中电荷累积而引起器件的失效。总剂量效应主要影响的是氧化层和界面区域，它将对FPGA造成晶体管阈值电压漂移、跨导减小、沟道和结漏电流增加、场氧边缘漏电流增加甚至是栅氧击穿等不良影响。

因此，在小卫星被投入使用之前，需要在地面上对其搭载的信息处理平台进行TID测试以对FPGA进行总剂量的评估，进而为航天器工程设计的作参考，减少空间辐射对小卫星信息处理平台的影响。

然而，现有卫星信息处理平台的地面测试系统都是在需要对卫星信息处理平台进行TID测试时采用实验室中的多种电子设备临时组建的，并未形成集成化的装置，导致现有卫星信息处理平台的地面测试的效率低。

技术实现要素：

本发明为解决现有卫星信息处理平台的地面测试的效率低的问题，提出了一种卫星信息处理平台的地面测试装置及其控制方法。

本发明所述的卫星信息处理平台的地面测试装置包括主控模块1、CAN模块2、UART模块3、A/D模块4、隔离模块5、电平转换模块6、RS-422模块7和电源模块8；

主控模块1分别通过CAN模块2和UART模块3与卫星信息处理平台相连，并接收卫星信息处理平台分别经CAN模块2和UART模块3发来的CAN数据和UART数据，CAN数据和UART数据均为卫星信息处理平台的信息处理结果数据；

A/D模块4用于同时采集卫星信息处理平台的多路待测电压信号，对采集到的多路待测电压信号进行模数转换，并将其发送至主控模块1；

隔离模块5用于主控模块1与卫星信息处理平台之间的信号隔离；

电平转换模块6用于统一所述装置的电平标准；

主控模块1通过RS-422模块7与上位机进行全双工通信；

上位机用于接收、显示并保存主控模块1发来的多路待测电压信号和信息处理结果数据；

电源模块8用于为卫星信息处理平台、主控模块1、CAN模块2、UART模块3、A/D模块4、隔离模块5、电平转换模块6和RS-422模块7提供工作电压；

CAN模块2、UART模块3、A/D模块4、隔离模块5、电平转换模块6、RS-422模块7和电源模块8均集成在载板上，主控模块1通过连接器与载板相连；

主控模块1嵌入有主控单元和中断单元；

所述主控单元包括：

初始化子单元，用于分别建立CAN模块2、UART模块3和A/D模块4与卫星信息处理平台之间的信道，同时建立RS-422模块7与上位机之间的第一信道和第二信道，开启中断单元中的CAN数据判断子单元；

待测电压信号发送子单元，用于将主控模块1通过A/D模块4采集并模数转换的多路待测电压信号经RS-422模块7与上位机之间的第一信道发送至上位机；

延时子单元，用于在待测电压信号发送子单元完成一次多路待测电压信号的发送后，关闭待测电压信号发送子单元，并在T时间后开启UART数据判断子单元；

UART数据判断子单元，用于判断主控模块1是否接收到UART数据，当判断结果为是时，开启UART数据读取子单元，否则，开启待测电压信号发送子单元；

UART数据读取子单元，用于读取主控模块1接收到的UART数据；

第一添加帧头子单元，用于在UART数据读取子单元读取到的UART数据中添加帧头；

UART数据发送子单元，用于将添加帧头后的UART数据经RS-422模块7与上位机之间的第二信道发送至上位机，并开启待测电压信号发送子单元；

结束子单元，用于在完成所述地面测试后，关闭主控单元；

所述中断单元包括：

CAN数据判断子单元，用于判断主控模块1是否接收到CAN数据，当判断结果为是时，关闭主控单元，开启关闭总中断子单元，否则，继续该判断；

关闭总中断子单元，用于关闭CAN数据判断子单元；

CAN数据读取子单元，用于在关闭总中断子单元关闭CAN数据判断子单元之后，读取主控模块1接收到的CAN数据；

第二添加帧头子单元，用于在CAN数据读取子单元读取到的CAN数据中添加帧头；

CAN数据发送子单元，用于将添加帧头后的CAN数据经RS-422模块7与上位机之间的第二信道发送至上位机；

开启总中断子单元，用于在CAN数据发送子单元完成一次数据发送后开启CAN数据判断子单元；

开启主控子单元，用于在开启总中断子单元开启CAN数据判断子单元之后开启主控单元。

作为优选的是，所述装置还包括指示模块9、复位模块10和配置模块11；

指示模块9用于指示主控模块1的工作状态；

复位模块10用于对主控模块1进行复位；

配置模块11包括第一JTAG接口12和第二JTAG接口13，第一JTAG接口12与卫星信息处理平台相连，第二JTAG接口13与主控模块1相连；

电源模块8还用于为指示模块9、复位模块10和配置模块11提供工作电压。

作为优选的是，所述主控模块1包括第一CAN控制单元1-1、第二CAN控制单元1-2、第一UART控制单元1-3、第二UART控制单元1-4、中断控制单元、A/D控制单元1-5、第一RS-422控制单元1-6和第二RS-422控制单元1-7；

CAN模块2包括第一CAN接口2-1、第二CAN接口2-2、第一CAN收发单元2-3和第二CAN收发单元2-4；

UART模块3包括第一UART接口3-1和第二UART接口3-2；

RS-422模块7包括第一RS-422接口7-1和第二RS-422接口7-2；

隔离模块5包括第一信号隔离单元5-1、第二信号隔离单元5-2和第三信号隔离单元5-3；

电平转换模块6包括第一电平转换单元6-1和第二电平转换单元6-2；

电源模块8包括第一供电单元、第二供电单元和第三供电单元；

第一CAN收发单元2-3和第二CAN收发单元2-4分别通过第一CAN接口2-1和第二CAN接口2-2与卫星信息处理平台相连，第一CAN收发单元2-3和第二CAN收发单元2-4分别用于接收卫星信息处理平台发来的CAN数据，并将该CAN数据从差分信号转换为单端信号，第一CAN收发单元2-3和第二CAN收发单元2-4均依次通过第一信号隔离单元5-1和第一电平转换单元6-1分别与第一CAN控制单元1-1和第二CAN控制单元1-2相连，第一CAN控制单元1-1和第二CAN控制单元1-2分别用于控制第一CAN接口2-1与卫星信息处理平台之间的信道和第二CAN接口2-2与卫星信息处理平台之间的信道的连通；

第一UART接口3-1和第二UART接口3-2均与卫星信息处理平台相连，并均依次通过第二信号隔离单元5-2和第一电平转换单元6-1分别与第一UART控制单元1-3和第二UART控制单元1-4相连；

第一UART控制单元1-3和第二UART控制单元1-4分别用于控制第一UART接口3-1与卫星信息处理平台之间的信道和第二UART接口3-2与卫星信息处理平台之间的信道的通断；

第一RS-422接口7-1和第二RS-422接口7-2均与上位机相连，并均通过第二电平转换单元6-2分别与第一RS-422控制单元1-6和第二RS-422控制单元1-7相连；

第一RS-422控制单元1-6和第二RS-422控制单元1-7分别用于控制第一RS-422接口7-1与上位机之间的信道和第二RS-422接口7-2与上位机之间的信道的通断；

中断控制单元用于同时控制第一CAN接口2-1与卫星信息处理平台之间的信道和第二CAN接口2-2与卫星信息处理平台之间的信道的中断；

A/D模块4通过第三信号隔离单元5-3与A/D控制单元1-5相连；

A/D控制单元1-5用于控制A/D模块4对卫星信息处理平台的多路待测电压信号进行采集，并读取采集结果；

第一供电单元用于为卫星信息处理平台提供工作电压，第二供电单元用于同时为主控模块1、电平转换模块6和RS-422模块7提供工作电压，第三供电单元用于为CAN模块2、UART模块3、A/D模块4提供工作电压，第二供电单元和第三供电单元用于共同为隔离模块5提供工作电压。

作为优选的是，主控模块1采用Zynq-7000型号的芯片实现。

本发明所述的卫星信息处理平台的地面测试装置的控制方法包括主控过程和中断过程；

所述主控过程包括：

初始化的步骤：分别建立CAN模块2、UART模块3和A/D模块4与卫星信息处理平台之间的信道，同时建立RS-422模块7与上位机之间的第一信道和第二信道；

发送待测电压信号的步骤：将主控模块1通过A/D模块4采集并模数转换的多路待测电压信号经RS-422模块7与上位机之间的第一信道发送至上位机；

延时的步骤：在完成发送待测电压信号的步骤后，延时T时间执行判断是否接收到UART数据的步骤；

判断是否接收到UART数据的步骤：判断主控模块1是否接收到UART数据，当判断结果为是时，执行读取UART数据的步骤，否则，执行发送待测电压信号的步骤；

读取UART数据的步骤：读取主控模块1接收到的UART数据；

第一添加帧头的步骤：在读取到的UART数据中添加帧头；

发送UART数据的步骤：将添加帧头后的UART数据经RS-422模块7与上位机之间的第二信道发送至上位机，并执行发送待测电压信号的步骤；

结束的步骤：在完成所述地面测试后，结束所述主控过程；

所述中断过程包括：

判断是否接收到CAN数据的步骤：在初始化的步骤与结束的步骤之间，判断主控模块1是否接收到CAN数据，当判断结果为是时，中断主控过程，执行关闭总中断的步骤，否则，继续该判断；

关闭总中断的步骤：中断所述判断是否接收到CAN数据的步骤，并执行读取CAN数据的步骤；

读取CAN数据的步骤：读取主控模块1接收到的CAN数据；

第二添加帧头的步骤：在读取到的CAN数据中添加帧头；

发送CAN数据的步骤：将添加帧头后的CAN数据经RS-422模块7与上位机之间的第二信道发送至上位机；

开启总中断的步骤：恢复所述判断是否接收到CAN数据的步骤；

恢复主控过程的步骤。

本发明所述的装置及方法，通过A/D模块和主控模块对卫星信息处理平台的多路待测电压信号进行采集，通过CAN模块、UART模块和主控模块对卫星信息处理平台的信息处理结果数据进行采集，主控模块通过RS-422模块将多路待测电压信号和信息处理结果数据发送至上位机，测试者通过上位机对多路待测电压信号和信息处理结果数据进行回读、分析和保存，最终完成对卫星信息处理平台的功能验证。本发明所述的装置采用高集成度的模块化设计，解决了现有卫星信息处理平台的地面测试的效率低的问题。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明所述的卫星信息处理平台的地面测试装置及其控制方法进行更详细的描述，其中：

图1为实施例一所述的卫星信息处理平台的地面测试装置的结构框图；

图2为实施例一所述的卫星信息处理平台的地面测试装置的硬件电路框图；

图3为实施例一中主控芯片的设计框图；

图4为实施例二所述的卫星信息处理平台的地面测试装置的控制方法的主控过程的流程图；

图5为实施例二所述的卫星信息处理平台的地面测试装置的控制方法的中断过程的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明所述的卫星信息处理平台的地面测试装置及其控制方法作进一步说明。

实施例一：下面结合图1至图3详细地说明本实施例。

本实施例所述的卫星信息处理平台的地面测试装置包括主控模块1、CAN模块2、UART模块3、A/D模块4、隔离模块5、电平转换模块6、RS-422模块7和电源模块8；

主控模块1分别通过CAN模块2和UART模块3与卫星信息处理平台相连，并接收卫星信息处理平台分别经CAN模块2和UART模块3发来的CAN数据和UART数据，CAN数据和UART数据均为卫星信息处理平台的信息处理结果数据；

A/D模块4用于同时采集卫星信息处理平台的多路待测电压信号，对采集到的多路待测电压信号进行模数转换，并将其发送至主控模块1；

隔离模块5用于主控模块1与卫星信息处理平台之间的信号隔离；

电平转换模块6用于统一所述装置的电平标准；

主控模块1通过RS-422模块7与上位机进行全双工通信；

上位机用于接收、显示并保存主控模块1发来的多路待测电压信号和信息处理结果数据；

电源模块8用于为卫星信息处理平台、主控模块1、CAN模块2、UART模块3、A/D模块4、隔离模块5、电平转换模块6和RS-422模块7提供工作电压；

CAN模块2、UART模块3、A/D模块4、隔离模块5、电平转换模块6、RS-422模块7和电源模块8均集成在载板上，主控模块1通过连接器与载板相连；

主控模块1嵌入有主控单元和中断单元；

所述主控单元包括：

初始化子单元，用于分别建立CAN模块2、UART模块3和A/D模块4与卫星信息处理平台之间的信道，同时建立RS-422模块7与上位机之间的第一信道和第二信道，开启中断单元中的CAN数据判断子单元；

待测电压信号发送子单元，用于将主控模块1通过A/D模块4采集并模数转换的多路待测电压信号经RS-422模块7与上位机之间的第一信道发送至上位机；

延时子单元，用于在待测电压信号发送子单元完成一次多路待测电压信号的发送后，关闭待测电压信号发送子单元，并在T时间后开启UART数据判断子单元；

UART数据判断子单元，用于判断主控模块1是否接收到UART数据，当判断结果为是时，开启UART数据读取子单元，否则，开启待测电压信号发送子单元；

UART数据读取子单元，用于读取主控模块1接收到的UART数据；

第一添加帧头子单元，用于在UART数据读取子单元读取到的UART数据中添加帧头；

UART数据发送子单元，用于将添加帧头后的UART数据经RS-422模块7与上位机之间的第二信道发送至上位机，并开启待测电压信号发送子单元；

结束子单元，用于在完成所述地面测试后，关闭主控单元；

所述中断单元包括：

CAN数据判断子单元，用于判断主控模块1是否接收到CAN数据，当判断结果为是时，关闭主控单元，开启关闭总中断子单元，否则，继续该判断；

关闭总中断子单元，用于关闭CAN数据判断子单元；

CAN数据读取子单元，用于在关闭总中断子单元关闭CAN数据判断子单元之后，读取主控模块1接收到的CAN数据；

第二添加帧头子单元，用于在CAN数据读取子单元读取到的CAN数据中添加帧头；

CAN数据发送子单元，用于将添加帧头后的CAN数据经RS-422模块7与上位机之间的第二信道发送至上位机；

开启总中断子单元，用于在CAN数据发送子单元完成一次数据发送后开启CAN数据判断子单元；

开启主控子单元，用于在开启总中断子单元开启CAN数据判断子单元之后开启主控单元；

所述装置还包括指示模块9、复位模块10和配置模块11；

指示模块9用于指示主控模块1的工作状态；

复位模块10用于对主控模块1进行复位；

配置模块11包括第一JTAG接口12和第二JTAG接口13，第一JTAG接口12与卫星信息处理平台相连，第二JTAG接口13与主控模块1相连；

电源模块8还用于为指示模块9、复位模块10和配置模块11提供工作电压；

所述主控模块1包括第一CAN控制单元1-1、第二CAN控制单元1-2、第一UART控制单元1-3、第二UART控制单元1-4、中断控制单元、A/D控制单元1-5、第一RS-422控制单元1-6和第二RS-422控制单元1-7；

CAN模块2包括第一CAN接口2-1、第二CAN接口2-2、第一CAN收发单元2-3和第二CAN收发单元2-4；

UART模块3包括第一UART接口3-1和第二UART接口3-2；

RS-422模块7包括第一RS-422接口7-1和第二RS-422接口7-2；

隔离模块5包括第一信号隔离单元5-1、第二信号隔离单元5-2和第三信号隔离单元5-3；

电平转换模块6包括第一电平转换单元6-1和第二电平转换单元6-2；

电源模块8包括第一供电单元、第二供电单元和第三供电单元；

第一CAN收发单元2-3和第二CAN收发单元2-4分别通过第一CAN接口2-1和第二CAN接口2-2与卫星信息处理平台相连，第一CAN收发单元2-3和第二CAN收发单元2-4分别用于接收卫星信息处理平台发来的CAN数据，并将该CAN数据从差分信号转换为单端信号，第一CAN收发单元2-3和第二CAN收发单元2-4均依次通过第一信号隔离单元5-1和第一电平转换单元6-1分别与第一CAN控制单元1-1和第二CAN控制单元1-2相连，第一CAN控制单元1-1和第二CAN控制单元1-2分别用于控制第一CAN接口2-1与卫星信息处理平台之间的信道和第二CAN接口2-2与卫星信息处理平台之间的信道的连通；

第一UART接口3-1和第二UART接口3-2均与卫星信息处理平台相连，并均依次通过第二信号隔离单元5-2和第一电平转换单元6-1分别与第一UART控制单元1-3和第二UART控制单元1-4相连；

第一UART控制单元1-3和第二UART控制单元1-4分别用于控制第一UART接口3-1与卫星信息处理平台之间的信道和第二UART接口3-2与卫星信息处理平台之间的信道的通断；

第一RS-422接口7-1和第二RS-422接口7-2均与上位机相连，并均通过第二电平转换单元6-2分别与第一RS-422控制单元1-6和第二RS-422控制单元1-7相连；

第一RS-422控制单元1-6和第二RS-422控制单元1-7分别用于控制第一RS-422接口7-1与上位机之间的信道和第二RS-422接口7-2与上位机之间的信道的通断；

中断控制单元用于同时控制第一CAN接口2-1与卫星信息处理平台之间的信道和第二CAN接口2-2与卫星信息处理平台之间的信道的中断；

A/D模块4通过第三信号隔离单元5-3与A/D控制单元1-5相连；

A/D控制单元1-5用于控制A/D模块4对卫星信息处理平台的多路待测电压信号进行采集，并读取采集结果；

第一供电单元用于为卫星信息处理平台提供工作电压，第二供电单元用于同时为主控模块1、电平转换模块6和RS-422模块7提供工作电压，第三供电单元用于为CAN模块2、UART模块3、A/D模块4提供工作电压，第二供电单元和第三供电单元用于共同为隔离模块5提供工作电压；

主控模块1采用Zynq-7000型号的芯片实现。

从宏观上来讲，总剂量效应主要会导致电子器件的电流增大、晶体管的阈值电压改变、SRAM单元的读写和保持失效，从而影响器件的功耗和功能。由于现有的卫星信息处理平台中设置有限流芯片，采用非接触电流传感器测量其电流的精度不足，通过采样电阻测量其电流又会影响卫星信息处理平台的整体设计。另一方面，大量实验表明总剂量效应会影响卫星信息处理平台中电源芯片的功能，导致其输出电压降低或者无电压输出。因此本实施例对卫星信息处理平台的各路电源电压输出进行采集和监测。

为了减少卫星信息处理平台与所述地面测试装置的互相干扰，本实施例的电源模块包括第一供电单元、第二供电单元和第三供电单元。第一供电单元与第二供电单元和第三供电单元之间无电气连接。第一供电单元用于为卫星信息处理平台提供28V的直流电压，第二供电单元和第三供电单元配合工作，用于为所述地面测试装置提供工作电压。

本实施例的通信模块包括RS-422模块、CAN模块和UART模块。在进行卫星信息处理平台的TID测试时，由于辐射源对测试人员有伤害，因此测试人员需要在距实验间较远的地方通过上位机控制所述地面测试装置。

考虑到远距离点对点的通信要求以及TID实验环境对数据传输线可能造成的干扰，本实施例采用抗干扰能力强和信号有效传输距离远的两路RS-422通信接口来实现所述地面测试装置与上位机之间的全双工通信。

本实施例所述的地面测试装置通过UART模块接收卫星信息处理平台通过UART协议发来的信息处理结果数据。主控模块中集成有第一UART控制单元和第二UART控制单元，第一UART控制单元和第二UART控制单元分别与UART模块中的第一UART接口和第二UART接口相连。

本实施例所述的地面测试装置通过CAN模块接收卫星信息处理平台通过CAN协议发来的信息处理结果数据。主控模块中集成有第一CAN控制单元和第二CAN控制单元，第一CAN控制单元和第二CAN控制单元分别与第一CAN接口和第二CAN接口相连。本实施例通过CAN收发单元来实现CAN数据信号从差分信号到单端信号的转换。

为了减少卫星信息处理平台与所述地面测试装置的互相干扰，本实施例还设置有第一信号隔离单元、第二信号隔离单元和第三信号隔离单元。第一信号隔离单元、第二信号隔离单元和第三信号隔离单元均为数字隔离器。

第一信号隔离单元用于CAN模块与主控模块之间的信号隔离，第二信号隔离单元用于UART模块与主控模块之间的信号隔离，第三信号隔离单元用于A/D模块与主控模块之间的信号隔离。

由于所述地面测试装置的电平标准复杂，本实施例通过设置第一电平转换单元和第二电平转换单元来统一所述地面测试装置的电平标准。

本实施例的主控模块采用Zynq-7000系列SoC作为主控芯片，利用Verilog HDL和C语言对主控芯片进行固件设计和软件设计。

第一JTAG接口用于连通所述地面测试装置与下载器，第二JTAG接口用于连通卫星信息处理平台与下载器，第一JTAG接口用于保证开发环境能够对主控芯片的固件设计和软件设计进行调试，第二JTAG接口用于保证根据地面测试结果，开发环境能够对卫星信息处理平台进行调整。

主控芯片的固件设计：直接使用主控芯片内PS部分集成的I/O外设中的CAN控制器硬核和UART控制器硬核来实现CAN通信功能和UART通信功能，CAN控制器硬核对应主控模块内的第一CAN控制单元和第二CAN控制单元，UART控制器硬核对应主控单元内的第一UART控制单元和第二UART控制单元。另外，PS部分应用处理器单元内部有中断控制器，对应主控模块内的中断控制单元，可直接管理来自I/O外设的中断。使用主控芯片内部PL部分的FPGA资源，利用Verilog HDL进行RS-422控制IP核和A/D控制IP核的逻辑设计，RS-422控制IP核对应主控模块内的第一RS-422控制单元和第二RS-422控制单元，A/D控制IP核对应主控模块内的A/D控制单元，使用AXI4-Lite总线，通过PS部分内部中央互联功能块实现应用处理器单元对IP核的控制与使用。

主控芯片的软件设计：编写C语言代码进行片上软件设计，在主控芯片内部PS部分应用处理器单元的ARM处理器上实现对各功能模块的统一控制。

(1)RS-422数据发送控制

本实施例采用RS-422通信接口来实现所述地面测试装置与上位机之间的通信，其协议仍采用UART通信协议。

直接调用Vivado 2015.4中的AXI Uartlite IP核，即可通过UART通信协议实现所述地面测试装置向上位机发送数据的功能。

关于AXI Uartlite IP核，Xilinx SDK 2015.4提供了丰富的函数库xuartlite.h，用户只需要对库函数进行调用，即可利用AXI Uartlite IP核实现基于UART协议的通信。

具体控制步骤如下：

初始化AXI Uartlite IP核：根据AXI Uartlite IP核的ID号、基地址、波特率、校验方式、数据长度、奇偶校验使能、奇偶校验方式以及数据位长度完成对AXI Uartlite IP核的实例化；

发送数据。

(2)A/D模块电压采集控制

根据所选A/D的时序，利用Verilog HDL硬件描述语言编写逻辑对A/D进行控制，并将其封装成A/D IP核，以便ARM处理器可以对其进行调用。

将A/D IP核封装好之后，便可对其进行例化、调用。在Xilinx SDK 2015.4软件中，编写C语言代码，完成AD7607IP核的软件控制。

具体控制步骤如下：

初始化AD IP核：声明指针变量，指向AD IP核挂在AXI4-Lite总线上的寄存器；

复位A/D；

启动转换；

延迟；

读取数据结果。

(3)UART数据接收控制

在Xilinx SDK 2015.4中，关于UART控制器，提供了丰富的函数库xuartps.h，通常情况下，用户只需要对库函数进行调用即可利用UART控制器实现基于UART协议的通信。

具体控制步骤如下：

连接UART控制器：通过设备ID号，连接到需要使用的UART控制器，获取目标UART控制器的基地址、时钟频率和Modem引脚是否连接；

初始化UART控制器：初始化目标UART控制器，对其波特率及帧格式进行设定，确认其数据位长度、停止位长度、是否校验及校验方式；

UART控制器模式设置：设定UART控制器控制模式为普通模式；

数据接收：UART接收模块采取查询方式接收。

(4)CAN总线数据接收控制

在Xilinx SDK 2015.4中，关于CAN控制器，提供了丰富的函数库xcanps.h，通常情况下，用户只需要对库函数进行调用即可利用CAN控制器实现基于CAN总线的通信。

具体控制步骤如下：

设置CAN波特率相关参数：设置时间量子、同步跳转宽度TSJW、Segment 1长度TSEG1和Segment 2长度TSEG2；

连接CAN控制器：通过设备ID号，连接到需要使用的CAN控制器，获取目标UART控制器的基地址；

初始化CAN控制器：对CAN控制器各参数进行初始化，复位CAN控制器；

配置CAN控制器：设置波特率；

设置中断句柄：设置中断句柄，在相应中断函数中编写中断子程序；

连接中断控制器：初始化中断控制器，将CAN控制器与中断控制器连接起来，打开中断控制器中的CAN中断，打开中断控制器中的总中断；

打开CAN控制器中断：打开CAN控制器中的CAN中断；

CAN控制器模式设置：使CAN控制器进入正常工作模式，等待中断发生。

实施例二：下面结合图4和图5详细地说明本实施例。

本实施例所述的卫星信息处理平台的地面测试装置的控制方法包括主控过程和中断过程；

所述主控过程包括：

初始化的步骤：分别建立CAN模块2、UART模块3和A/D模块4与卫星信息处理平台之间的信道，同时建立RS-422模块7与上位机之间的第一信道和第二信道；

发送待测电压信号的步骤：将主控模块1通过A/D模块4采集并模数转换的多路待测电压信号经RS-422模块7与上位机之间的第一信道发送至上位机；

延时的步骤：在完成发送待测电压信号的步骤后，延时T时间执行判断是否接收到UART数据的步骤；

判断是否接收到UART数据的步骤：判断主控模块1是否接收到UART数据，当判断结果为是时，执行读取UART数据的步骤，否则，执行发送待测电压信号的步骤；

读取UART数据的步骤：读取主控模块1接收到的UART数据；

第一添加帧头的步骤：在读取到的UART数据中添加帧头；

发送UART数据的步骤：将添加帧头后的UART数据经RS-422模块7与上位机之间的第二信道发送至上位机，并执行发送待测电压信号的步骤；

结束的步骤：在完成所述地面测试后，结束所述主控过程；

所述中断过程包括：

判断是否接收到CAN数据的步骤：在初始化的步骤与结束的步骤之间，判断主控模块1是否接收到CAN数据，当判断结果为是时，中断主控过程，执行关闭总中断的步骤，否则，继续该判断；

关闭总中断的步骤：中断所述判断是否接收到CAN数据的步骤，并执行读取CAN数据的步骤；

读取CAN数据的步骤：读取主控模块1接收到的CAN数据；

第二添加帧头的步骤：在读取到的CAN数据中添加帧头；

发送CAN数据的步骤：将添加帧头后的CAN数据经RS-422模块7与上位机之间的第二信道发送至上位机；

开启总中断的步骤：恢复所述判断是否接收到CAN数据的步骤；

恢复主控过程的步骤。

在测试中，采用计算机A、USB转UART模块、USB转CAN模块和校准源FLUKE5500A构建卫星信息处理平台模拟平台，计算机B作为上位机，运行测试软件，利用RS-422转USB模块接收测试结果。

测试结果如下：

(1)UART数据接收及显示测试

生成6字节随机数为：0x0E，0x6B，0x89，0xBF，0xDD，0XF4。计算机A模拟卫星信息处理平台利用串口调试助手通过UART1通道向所述地面测试装置以50ms间隔连续循环发送所生成的6个字节的随机数。在随机数中加上“UAT1:”作为帧头，向上位机发送11个字节数据，DATA RECEIVE文本框中，显示“UAT1:0E6B89BFDDF4”，测试结果如表1所示，收发符合预期，错误数据个数为0，UART1数据接收及显示测试成功。

同样，计算机A模拟卫星信息处理平台利用串口调试助手通过UART2通道向所述地面测试装置以50ms间隔连续循环发送6个字节的随机数：0x1F，0xE1，0x89，0x78，0xE0，0x03B，在随机数中加上“UAT2:”作为帧头，向上位机发送11个字节数据，DATA RECEIVE文本框中显示“UAT2:1FE18978E03B”，测试结果如表1所示，收发符合预期，错误数据个数为0，UART2数据接收及显示测试成功。

表1UART数据接收及显示测试结果

(2)CAN总线数据接收及显示测试

生成8字节随机数为：0xBC，0xC5，0xFD，0xD0，0x94，0x7C，0x57，0x7E。计算机A模拟卫星信息处理平台利用CAN调试助手通过CAN1通道向所述地面测试装置以50ms间隔连续循环发送所生成的8个字节的随机数。在随机数中加上“C1:”作为帧头，向上位机发送11个字节数据，DATA RECEIVE文本框中，显示“C1:BCC5FDD0947C577E，收发符合预期，测试结果如表2所示，错误数据个数为0，CAN1数据接收及显示测试成功。

同样，计算机A模拟卫星信息处理平台利用CAN调试助手通过CAN2通道向所述地面测试装置以50ms间隔连续循环发送8个字节的随机数：0x8E，0x66，0x1F，0x61，0xC8，0xC0，0x40，0xB6，在随机数中加上“C2:”作为帧头，向上位机发送11个字节数据，在上位机DATA RECEIVE文本框中，显示“C2:8E661F61C8C040B6”，收发符合预期，测试结果如表2所示，错误数据个数为0，CAN2数据接收及显示测试成功。

表2CAN数据接收及显示测试结果

(3)A/D电压采集及显示测试

为了便于识别各路电压，在发送电压值之前，可将转换后的电压值转换为字符串形式，并添加帧头通道号字符串“Vx：”(x为1～7)，发送给上位机直接显示。所述地面测试装置以50ms的间隔采集电压并且向上位机发送电压值。

模拟电压输入使用校准源FLUKE 5500A进行输入，该校准源绝对不确定度为：±(0.005％×输出电压+50μV)。在本次测试中，输出电压最大值为5V，因此，校准源最大绝对误差为0.3mV，将校准源输出电压值作为真值。

由于该电压采集功能量程为0～5V，在进行测试时，在量程范围内，选取等间距的10个测试点，即：0V、0.5V、1V、1.5V、2V、2.5V、3V、3.5V、4V、4.5V、5V进行测试。

除此之外，该功能模块主要对卫星信息处理平台上1V、1.5V、1.8V、3.3V、5V进行测量，因此，另增加常用测试点1.8V、3.3V也作为测试点。综上，共13个测试点。测试时，使用A/D电压采集功能对这13个测试点，每个测试点测10次，分别与真值即校准源输出电压值进行比较，将10次中，绝对误差最大的值列入表3与表4中。

根据表3与表4可以得出，对7个通道13个测试点进行多次测量，最大绝对误差不超过10mV。

表3A/D采集电压测量值V1～V3

表4A/D采集电压测量值V4～V7

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。