本发明涉及卫星总线系统技术领域，特别是一种用于有效载荷分系统数据传输总线的验证系统及方法。
背景技术：
通信卫星有效载荷系统设备主要包括行波管放大器(twta)多功能组件，变频器，接收机等，这些载荷设备的遥测遥控需求很大，并且随着卫星通信容量越来越高，对遥测遥控的需求也越来越大。国外先进的大容量通信卫星平台sb4000以及e3000平台均采用了总线的形式实现载荷设备的遥控遥测。国内通信卫星也开始采用总线形式来满足载荷舱设备的遥测遥控需求，在实用新型专利《一种用于有效载荷分系统数据传输的总线》(cn201120326416)中，公开了一种用于有效载荷分系统数据传输的总线，相对于以往的国内载荷系统点对点式的遥测遥控方式，该总线能够极大程度地减少卫星通信舱电缆网的数量及重量、简化布局，减少装配以及测试周期，提升通信卫星载荷能力。
对于该总线的测试和验证，在国内尚属空白。如何采用合理的办法对国内卫星平台有效载荷分系统所采用的数据传输总线系统进行性能和功能上的测试验证，以确保有效载荷数据传输总线、乃至整个有效载荷系统的任务实现，具有重要的应用意义。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，针对新一代通信卫星平台上采用的有效载荷数据传输总线，提供了一种用于有效载荷分系统数据传输总线的验证系统及方法，测试内容全面、有效，软硬件接口与星上完全相同，能代表真星有效载荷和其主控端对数据传输总线的功能、性能进行全覆盖测试，对于新研的有效载荷终端设备以及总线主控端设备，可在其上星之前对设备的总线通信功能进行全方位的验证。
本发明的技术解决方案是：一种用于有效载荷分系统数据传输总线的验证系统，包括包括总线测试计算机、总线终端等效器、总线监视器、总线控制器、有效载荷传输总线、can总线；
总线终端等效器，模拟星上有效载荷设备，当接收来自总线控制器发送的有效载荷控制指令时，根据星上有效载荷设备的模拟过程产生遥测数据并送至总线控制器；通过can总线使得模拟的星上有效载荷设备与总线测试计算机进行通信，完成对星上有效载荷数据传输总线和星上总线主控端性能、功能的测试验证；所述的模拟星上有效载荷设备的功能包括星上有效载荷设备电压、电流、工作模式、静噪开关；
总线测试计算机，一端通过can总线与总线终端等效器通信，完成总线终端等效器在星上有效载荷设备模拟过程中所需的初始值设置、参数在线修改，通过can总线接收总线监视器发送的实时监视数据，另一端通过单片机调试串口向总线控制器发送命令、接收总线控制器返回的模拟星上有效载荷设备的遥测数据，完成有效载荷传输总线数据传输的正确性分析；
总线监视器，监视有效载荷传输总线上的数据，通过can总线将实时将监视到的数据回传至总线测试计算机，构成闭环测试；所述的总线监视器将监测的有效载荷传输总线传输的数据不进行处理，直接进行转发至总线测试计算机；
总线控制器，模拟总线终端等效器中各个星上有效载荷设备的总线主控端，产生各个星上有效载荷设备的总线主控端的有效载荷控制指令，并送至对应的星上有效载荷设备，接收有效载荷传输总线上任意星上有效载荷设备发送的遥测数据，并通过调试串口与总线测试计算机进行数据交换，将遥测数据送至总线测试计算机；总线控制器模拟载荷综合业务单元对星上有效载荷数据传输总线和星上有效载荷设备进行性能、功能的测试验证。
所述的有效载荷传输总线包括主有效载荷传输总线、备有效载荷传输总线。
所述的总线终端等效器包括总线接口电路、单片机控制电路、can总线控制器、can总线驱动器、电源电路；
单片机控制电路模拟星上有效载荷设备，总线接口电路当接收来自总线控制器发送的有效载荷控制指令时，控制单片机控制电路根据星上有效载荷设备的模拟过程产生遥测数据并送至总线控制器；can总线驱动器驱动can总线控制器通过can总线使得模拟的星上有效载荷设备与总线测试计算机进行通信，完成对星上有效载荷数据传输总线和星上总线主控端性能、功能的测试验证，电源电路为总线接口电路、单片机控制电路、can总线控制器、can总线驱动器供电。
所述的总线接口电路采用五线制串行通信，具备主备总线通道；单片机控制电路具有模拟有效载荷终端设备的逻辑功能、有效载荷传输总线指令解析功能，当单片机接收到中断后，先关闭中断，判断中断源后进入相应的中断处理程序，当执行完中断处理程序后再使能中断；硬件中断的优先级要高于uart中断，当进入硬件中断处理程序时，uart中断到来，则单片机不响应该中断，等单片机处理完硬件中断后查询中断标志位，如果期间有uart中断，则单片机进入uart中断处理程序，其中，有效载荷传输总线通信过程对应硬件中断，can总线通信过程对应uart中断。
所述的总线控制器结构包括总线接口电路、单片机控制电路、单片机电源电路、fpga控制电路、fpga电源电路；
单片机控制电路或者fpga控制电路模拟总线终端等效器中各个星上有效载荷设备的总线主控端，产生各个星上有效载荷设备的总线主控端的有效载荷控制指令，并通过总线接口电路送至对应的星上有效载荷设备，总线接口电路接收有效载荷传输总线上任意星上有效载荷设备发送的遥测数据，并通过调试串口与总线测试计算机进行数据交换，将遥测数据送至总线测试计算机；单片机控制电路或者fpga控制电路模拟载荷综合业务单元对星上有效载荷数据传输总线和星上有效载荷设备进行性能、功能的测试验证，fpga电源电路为总线接口电路、单片机控制电路、单片机电源电路、fpga控制电路供电。
所述的单片机控制电路或fpga控制电路通过跳线端子进行选择。
一种用于有效载荷分系统数据传输总线的验证方法，包括如下步骤：
(1)通过can总线完成总线终端等效器在星上有效载荷设备模拟过程中所需的初始值设置、参数在线修改；
(2)控制总线终端等效器模拟星上有效载荷设备，控制总线控制器模拟总线终端等效器中各个星上有效载荷设备的总线主控端，产生各个星上有效载荷设备的总线主控端的有效载荷控制指令，并送至对应的星上有效载荷设备；
(3)当总线终端等效器接收来自总线控制器发送的有效载荷控制指令时，根据星上有效载荷设备的模拟过程产生遥测数据并送至总线控制器；控制总线控制器接收有效载荷传输总线上任意星上有效载荷设备发送的遥测数据，并通过调试串口与总线测试计算机进行数据交换，将遥测数据送至总线测试计算机；
(4)控制总线监视器监视有效载荷传输总线上的数据，通过can总线将实时将监视到的数据回传至总线测试计算机；
(5)控制总线测试计算机通过can总线接收总线监视器发送的实时监视数据，另一端接收总线控制器返回的模拟星上有效载荷设备的遥测数据，完成有效载荷传输总线数据传输的正确性分析。
所述的总线终端等效器包括总线接口电路、单片机控制电路、can总线控制器、can总线驱动器、电源电路；
单片机控制电路模拟星上有效载荷设备，总线接口电路当接收来自总线控制器发送的有效载荷控制指令时，控制单片机控制电路根据星上有效载荷设备的模拟过程产生遥测数据并送至总线控制器；can总线驱动器驱动can总线控制器通过can总线使得模拟的星上有效载荷设备与总线测试计算机进行通信，完成对星上有效载荷数据传输总线和星上总线主控端性能、功能的测试验证，电源电路为总线接口电路、单片机控制电路、can总线控制器、can总线驱动器供电。
所述的总线控制器结构包括总线接口电路、单片机控制电路、单片机电源电路、fpga控制电路、fpga电源电路；
单片机控制电路或者fpga控制电路模拟总线终端等效器中各个星上有效载荷设备的总线主控端，产生各个星上有效载荷设备的总线主控端的有效载荷控制指令，并通过总线接口电路送至对应的星上有效载荷设备，总线接口电路接收有效载荷传输总线上任意星上有效载荷设备发送的遥测数据，并通过调试串口与总线测试计算机进行数据交换，将遥测数据送至总线测试计算机；单片机控制电路或者fpga控制电路模拟载荷综合业务单元对星上有效载荷数据传输总线和星上有效载荷设备进行性能、功能的测试验证，fpga电源电路为总线接口电路、单片机控制电路、单片机电源电路、fpga控制电路供电。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明有效载荷分系统数据传输总线验证系统，可以对星上有效载荷分系统所采用的数据传输总线系统进行性能和功能上的测试验证，以确保有效载荷分系统的任务实现，该验证系统测试内容全面、有效，可满足有效载荷数据传输总线的功能和性能验证要求；
(2)本发明通过由总线测试计算机、总线终端等效器、总线监视器、总线控制器、2条有效载荷传输总线和1条can总线组成的一种有效载荷分系统数据传输总线的验证系统，解决了星上有效载荷分系统数据传输总线系统性能和功能上的测试验证问题，该验证系统测试内容全面、有效，软硬件接口与星上完全相同，能代表真星有效载荷和其主控端对数据传输总线的功能、性能进行全覆盖测试。
附图说明
图1为有效载荷分系统数据传输总线的验证系统框架；
图2为总线终端等效器电路原理图；
图3为总线终端等效器软件工作流程图；
图4为总线控制器电路原理图；
图5为总线控制器软件工作流程图。
具体实施方式
一种用于有效载荷分系统数据传输总线的验证系统，由总线测试计算机(001)、总线终端等效器(002)、总线监视器(003)、总线控制器(004)、2条有效载荷传输总线(主/备)、1条can总线组成。
总线终端等效器(002)接收来自总线控制器(004)的命令，模拟星上有效载荷设备的行为，并接收can总线的数据，根据总线测试计算机(001)的命令改变终端等效器相应的遥测值。总线终端等效器(002)的数目可扩展至31个。
总线监视器(003)用于监视有效载荷传输总线上的数据，并通过can总线将数据回传至总线测试计算机(001)。
总线控制器(004)完成对有效载荷传输总线主控端行为的模拟，对有效载荷设备(主要指行波管放大器)或者总线终端等效器(002)发送指令，接收来自于有效载荷设备或者总线终端等效器(002)的遥测，可与总线测试计算机(001)进行通信。
can总线用于约束总线终端等效器(002)和总线测试计算机(001)之间的数据传输，其满足标准的can总线通信协议。
本发明一种有效载荷分系统数据传输总线的验证系统，由总线测试计算机(001)、总线终端等效器(002)、总线监视器(003)、总线控制器(004)、2条有效载荷传输总线(主/备)、1条can总线组成。如图1所示，它们之间的位置连接关系和信号流向如下所述：
a)总线测试计算机(001)一端通过can总线实现与总线终端等效器(002)通信，完成总线终端等效器(002)初始值设置，参数在线修改等功能，同时通过can总线接收总线监视器(003)发送的实时数据，分析有效载荷传输总线数据传输的正确性；另一端通过单片机调试串口向总线控制器(004)发送命令和接收各终端的遥测数据。
b)总线终端等效器(002)能够模拟有效载荷终端设备的行为，包括其电压、电流、工作模式、静噪开关等功能，其通过有效载荷传输总线接收来自总线控制器(004)的命令并向总线控制器(004)发送遥测数据，同时通过can总线与总线测试计算机(001)通信。总线终端等效器(002)可代表星上有效载荷终端对星上有效载荷数据传输总线和星上总线主控端(一般指载荷综合业务单元)进行性能、功能上的测试验证。
c)总线监视器(003)用于监视有效载荷传输总线上的数据，通过can总线将数据回传至总线测试计算机(001)，构成闭环测试。总线监视器(003)不具备遥测数据发送功能，在有效载荷传输总线协议解析时，忽略终端地址位的校验，将数据完全转发至总线测试计算机(001)进行处理。
d)总线控制器(004)是有效载荷传输总线所有行为的发动者，具有对有效载荷传输总线控制和管理的能力。总线控制器(004)主要用于验证总线终端等效器(002)的协议是否满足要求，在没有星上产品(有效载荷传输总线主控端设备)时，可通过总线控制器(004)发送一系列的总线指令数据。总线控制器(004)能够模拟星上设备(总线主控端)行为，对有效载荷传输总线上所有终端发送命令，接收有效载荷传输总线上任意一个终端发送的遥测数据，并通过调试串口与总线测试计算机(001)进行数据交换。总线控制器(004)可代表星上主控端设备(一般指载荷综合业务单元)对星上有效载荷数据传输总线和星上有效载荷终端设备(主要指行波管放大器)进行性能、功能上的测试验证。
总线终端等效器(002)结构如图2所示，由总线接口电路1(005)、单片机控制电路(006)、can总线控制器(007)、can总线驱动器(008)、电源电路等组成。总线接口电路(005)满足一种用于有效载荷分系统数据传输的总线(专利号：cn201120326416)的电气规范，采用五线制串行通信，具备主/备总线通道，并满足一定时序要求，总线接口电路(005)为总线接收端的电路接口形式。单片机控制电路(006)是总线等效器的核心，可完成下述功能：模拟有效载荷终端设备的逻辑功能、有效载荷传输总线指令解析、通过有效载荷传输总线向总线控制器(004)发送遥测参数、利用其内部uart控制器，与测试计算机实现can总线通信；总线终端等效器(002)单片机软件工作流程图如图3所示，当单片机接收到中断后，软件先关闭中断，判断中断源后进入相应的中断处理程序，当执行完中断处理程序后再使能中断；硬件中断的优先级要高于uart中断，当进入硬件中断处理程序时，uart中断到来，则单片机不响应该中断，等单片机处理完硬件中断后查询中断标志位，如果期间有uart中断，则单片机进入uart中断处理程序。有效载荷传输总线指令解析函数完全满足一种用于有效载荷分系统数据传输的总线(专利号：cn201120326416)的总线协议，can总线通信函数完全满足通用的can总线协议。
总线控制器(004)结构如图4所示，由总线接口电路2(009)、单片机控制电路2(010)、单片机电源电路、fpga控制电路(011)、fpga电源电路等组成。总线接口电路2(009)也满足一种用于有效载荷分系统数据传输的总线(专利号：cn201120326416)的电气规范，其为总线发送端的电路接口形式。单片机控制电路2(010)和fpga控制电路(011)用于产生有效载荷传输总线指令数据及时序波形，考虑到时钟信号的占空比以及信号沿特性，控制电路采用了两种方式(单片机和fpga)实现，通过跳线端子，可以在两路控制电路输出端进行选择。总线控制器(004)单片机和fpga软件工作流程图如图5所示，单片机或者fpga始终接收来自终端的遥测数据，当其收到来自总线测试计算机(001)的uart中断信号时，进行uart数据指令解析，根据解析出的数据内容向终端发送有效载荷传输总线指令。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。