基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法与流程

本发明属于惯性导航产品领域，尤其是涉及一种基于双通道的冗余通讯设计方法。

背景技术：

1、dsp电路是惯性导航产品(以下简称“惯组”)的核心组成部分。惯组具有实时测量沿惯组本体坐标系的视速度增量、角度增量以及瞬时角速度的功能，并且以数字量的形式将姿态信息输送给外部设备进行控制，惯组对外输出姿态信息均依赖于dsp电路。

2、惯组台体上的信号采集板主要负责实现陀螺、加表、光栅等关键信号的采集，侧盖板上的dsp板主要实现串口通讯、数据处理及导航算法流程的实现，其中信号采集板以2khz频率周期通过串口以921600波特率往dsp板进行信号数据传输。

3、传统的解决方案，在硬件上，信号采集板将当前采集的数据(陀螺、加表、光栅)通过协议处理封装成一帧数据，以rs422方式输出，依次通过内框滑环、外框滑环，到基座侧盖板上的dsp板。信号采集板和dsp板之间的数据传输采用的是单点单线，无备份。且2k时钟的产生仅依靠硬件温补晶体50mhz分频产生，而且产品对外通讯的10ms也是依靠50mhz分频计数产生，手段相对单一。在软件上，dsp板上的fpga软件接收到一路串口数据后，只进行滤波，解决信号干扰后提取周期为2khz时钟信号，触发dsp中断执行操作。dsp板上的dsp软件程序在以500us为周期的中断服务函数中接收到信号采集板一路串口发送的采样数据信息(陀螺脉冲、加表ad、光栅数据)，对接收的串口数据帧进行帧头判断、校验和检测。如果帧头和校验通过，则对接收到的数据进行解析处理，否则会丢弃当前接收到的串口数据，从而引起丢帧故障。因此，传统方案采用一路串口进行数据信号接收的方式，会使得系统容易受外部电缆长度影响，导致信号衰减以及外界电磁信号的干扰，而导致丢帧故障频发，降低了设备可靠性。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法，通过双通道串口通讯和数据分包多拍重发的设计，提高惯性导航产品的抗干扰性，降低丢帧故障率，提高设备可靠性。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法，所述方法基于惯性导航产品，所述惯性导航产品，包括信号采集板、dsp板，其特征在于，所述信号采集板和dsp板设有两路串口进行通讯，所述dsp板包括fpga软件和dsp软件，所述方法包括如下步骤：

3、步骤1)所述信号采集板将当前采集的数据通过协议处理封装成一帧数据，传输至所述dsp板；所述协议处理通过修改所述信号采集板和所述dsp板的数据处理机制，将关键的采样数据独立分包，前后两拍数据各自打包后放置在同一帧里发送，

4、步骤2)所述fpga软件对接收到的所述信号采集板的串口数据进行滤波，

5、步骤3)所述fpga软件进行周期信号提取，并对提取之后的周期频率信号进行高低电平区间的判断，

6、步骤4)所述dsp软件对关键的采样数据，设计双通道(通道a和通道b)冗余接收机制，且每次接收到的采样数据会包括当前采样数据和上一次缓存的采样数据，所述dsp软件接收的每帧数据分为若干字段，各字段独立校验，

7、步骤5)若所述通道a的当前采样数据、上一次缓存的采样数据校验不通过导致数据不可用，则会继续解析所述通道b的采样数据，

8、步骤6)仅当所述dsp软件判断所述通道a和所述通道b数据都不可用时，才上报丢帧故障。

9、根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

10、在其中一个优选的实施例中，步骤3)中，所述fpga软件在提取周期信号过程中，预留第一空闲时间，然后触发dsp中断读取两路串口数据，预留第二空闲时间，对提取之后的周期信号进行高低电平区间的判断，若上述过程中周期信号提取错误，所述fpga软件通过系统时钟计数产生同样的周期信号。

11、在其中一个优选的实施例中，所述惯性导航产品对外通讯采用的周期信号由所述fpga软件提取的周期信号叠加产生。

12、在其中一个优选的实施例中，步骤4)中，所述dsp软件接收的每帧数据中包含关键采样数据的上一帧数据字段、当前数据字段；当数据帧中上一帧数据字段校验通过时，datavalidf有效标志bit0位置1；当数据帧中当前数据字段校验通过时，datavalidf有效标志bit1位置1；所述dsp软件实际处理上一帧数据。

13、在其中一个优选的实施例中，所述dsp软件对数据帧中当前数据字段校验进行判断处理后，所述dsp软件继续判断datavalidf有效标志bit0位是否为1，若为是，所述dsp软件对上一帧数据进行处理，datavalidf有效标志往右移动一位，若为否，所述dsp软件继续判断通道b帧头是否进行了检测。

14、在其中一个优选的实施例中，所述信号采集板以2khz频率周期通过串口与所述dsp板进行数据传输。

15、在其中一个优选的实施例中，所述fpga软件在提取周期信号过程中，预留第一空闲时间设置为4us。

16、在其中一个优选的实施例中，触发所述dsp软件中断读取两路串口数据，预留第二空闲时间设置为89us。

17、在其中一个优选的实施例中，所述fpga软件提取的周期信号为2khz，所述惯性导航产品对外通讯采用10ms周期信号。

18、基于同一构思，本发明还提供一种dsp板，所述dsp板采用上述任一项基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法进行数据传输。

19、基于同一构思，本发明还提供一种惯性导航产品，所述惯性导航产品采用上述任一项基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法进行数据传输。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、本发明通过设置两路串口进行双通道通讯，通过fpga软件和dsp软件互相配合实现数据分包多拍重发，相比于惯性导航产品的传统设计，增强产品的抗干扰能力，通讯传输更可靠，有效提高了产品的可靠性，方便快速推广应用。

技术特征：

1.一种基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法，所述方法基于惯性导航产品，所述惯性导航产品，包括信号采集板、dsp板，其特征在于，所述信号采集板和dsp板设有两路串口进行通讯，所述dsp板包括fpga软件和dsp软件，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法，其特征在于，步骤3)中，所述fpga软件在提取周期信号过程中，预留第一空闲时间，然后触发dsp中断读取两路串口数据，预留第二空闲时间，并对提取之后的周期信号进行高低电平区间的判断，若提取的周期信号错误，所述fpga软件通过系统时钟计数产生同样的周期信号。

3.根据权利要求1所述的基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法，其特征在于，所述惯性导航产品对外通讯采用的周期信号由所述fpga软件提取的周期信号叠加产生。

4.根据权利要求1所述的基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法，其特征在于，步骤4)中，所述dsp软件接收的每帧数据中包含关键采样数据的上一帧数据字段、当前数据字段；当数据帧中上一帧数据字段校验通过时，datavalidf有效标志bit0位置1；当数据帧中当前数据字段校验通过时，datavalidf有效标志bit1位置1；所述dsp软件实际处理上一帧数据。

5.根据权利要求4所述的基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法，其特征在于，所述dsp软件对数据帧中当前数据字段校验进行判断处理后，所述dsp软件继续判断datavalidf有效标志bit0位是否为1，若为是，所述dsp软件对上一帧数据进行处理，datavalidf有效标志往右移动一位，若为否，所述dsp软件继续判断通道b帧头是否进行了检测。

6.根据权利要求1所述的基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法，其特征在于，所述信号采集板以2khz频率周期通过串口与所述dsp板进行数据传输。

7.根据权利要求2所述的基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法，其特征在于，所述fpga软件在提取周期信号过程中，预留第一空闲时间设置为4us。

8.根据权利要求2所述的基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法，其特征在于，触发所述dsp软件中断读取两路串口数据，预留第二空闲时间设置为89us。

9.根据权利要求3所述的基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法，其特征在于，所述fpga软件提取的周期信号为2khz，所述惯性导航产品对外通讯采用10ms周期信号。

10.一种dsp板，其特征在于，所述dsp板采用如权利要求1-9中任一项所述的基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法进行数据传输。

11.一种惯性导航产品，其特征在于，所述惯性导航产品采用如权利要求1-9中任一项所述的基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法进行数据传输。

技术总结
本发明公开了一种基于双通道的数据分包多拍重发冗余通讯设计方法，通过双通道串口通讯和数据分包多拍重发的设计，将关键的采样数据设计独立分包，前后两拍数据各自打包后放置在同一帧里发送，仅当软件判断双通道的采样数据都不可用时，才上报丢帧故障。本发明降低了丢帧故障率，通讯传输更可靠，有效增强了惯性导航产品的抗干扰能力，提高了设备可靠性。

技术研发人员：刘奇峰,唐琼,赵夏平,王莎莎,郭剑锋,吴琼琴,赵朝坤
受保护的技术使用者：湖南航天机电设备与特种材料研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24