專利名稱：一種焦平面電路關鍵信號交叉?zhèn)浞荼Ｗo系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于航天遙感器技術領域，涉及一種應用于航天相機焦平面電路關鍵信號的保護系統(tǒng)。
背景技術：
隨著航天遙感器電子技術的迅速發(fā)展，對航天遙感器電子系統(tǒng)的可靠性要求也越來越高，為了提高可靠性提出了許多方法，如可靠性預估、FMEA分析、ESD防護設計、降額設計、安全設計、環(huán)境適應性設計、熱分析、電磁兼容設計等，其中多種方法在工程實際中均有采用。航天電子系統(tǒng)為滿足空間惡劣環(huán)境而采用的環(huán)境適應性設計，如三模冗余設計， 主備冷熱備份等技術，如果使用不當不但不能提高環(huán)境適應性，反而會降低電磁兼容設計、 熱設計的可靠性。目前航天遙感器中焦平面電路由積分控制電路提供外部輸入信號，包括主時鐘和備時鐘兩路時鐘信號、主同步和備同步兩路同步信號、以及主三線串口和備三線串口兩套三線串口。三線串口接口包括三線串口時鐘、三線串口數(shù)據和三線串口使能。三線串口的數(shù)據傳輸積分控制電路發(fā)往焦平面電路的命令，包括時鐘切換指令以及級數(shù)控制指令等。三線串口時鐘是該數(shù)據的伴隨時鐘，用于采樣三線串口的數(shù)據。三線串口使能是該數(shù)據的有效標示位。在這些外部輸入信號的控制下，由焦平面電路輸出傳感器獲得的模擬信號，該模擬信號輸入信號處理電路中，由信號處理電路轉換為數(shù)字信號輸出。積分控制電路和信號處理電路均可以采用冷備份或者熱備份的方法提高單板的可靠性，而航天遙感器的傳感器由于光學結構的原因不能采用備份技術(如果對傳感器進行備份，若采用上下兩層傳感器，假如上層的傳感器發(fā)生故障，下層的傳感器幾乎不能感光，并不能替代上層的傳感器，所以不能起到備份作用；若傳感器采用平層的方式來備份，某個區(qū)域的傳感器發(fā)生故障，該區(qū)域并沒有可用的傳感器可以替代，所以也是不能起到備份作用)。驅動傳感器工作的焦平面電路若采用常用的備份技術，即使用三個或者兩個焦平面電路做備份，對輸出信號做表決或者選擇判斷，最后驅動傳感器，其帶來的危害是嚴重降低了系統(tǒng)的可靠性，增加了電磁兼容設計、熱設計的難度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的技術解決問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種焦平面電路關鍵信號交叉?zhèn)浞荼Ｗo系統(tǒng)，在不增加電磁兼容設計、熱設計難度的情況下，實現(xiàn)關鍵信號的高可靠性設計，從而提高系統(tǒng)可靠性。本發(fā)明的技術解決方案是一種焦平面電路關鍵信號交叉?zhèn)浞荼Ｗo系統(tǒng)，包括時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊、同步檢測保護模塊和三線串口控制保護模塊，三線串口控制保護模塊接收外部輸入的主備兩路三線串口信號，每一路三線串口信號又包括三線串口時鐘、三線串口使能信號以及三線串口數(shù)據；根據兩路三線串口信號，產生時鐘選擇信號、時鐘選擇使能信號、同步選擇信號和同步選擇使能信號，其中時鐘選擇信號和時鐘選擇使能信號送至時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊，同步選擇信號和同步選擇使能信號送至同步檢測保護模塊；時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊接收外部輸入的兩路時鐘信號以及三線串口控制保護模塊傳來的時鐘選擇信號和時鐘選擇使能信號；當從三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇使能信號無效時，從輸入的兩路時鐘信號中篩選出相對穩(wěn)定的一路時鐘信號送至同步檢測保護模塊，同時向外部輸出；當從三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇使能信號有效時， 根據從三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇信號從輸入的兩路時鐘信號中選取出指定的時鐘信號送至同步檢測保護模塊，同時向外部輸出；同步檢測保護模塊接收外部輸入的兩路同步信號、時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊傳來的時鐘信號以及三線串口控制保護模塊傳來的同步選擇信號和同步選擇使能信號；當從三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇使能信號無效時，利用時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊傳來的時鐘信號從輸入的兩路同步信號中篩選出相對穩(wěn)定的一路同步信號向外部輸出；當從三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇使能信號有效時，根據從三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇信號從輸入的兩路時鐘信號中選取出指定的同步信號并向外部輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于本發(fā)明系統(tǒng)針對傳感器無法采取備份的特點，對時鐘、同步等關鍵信號交叉?zhèn)浞轂橐患壉Ｗo，對外部輸入的兩路時鐘信號通過時鐘交叉?zhèn)浞菽K，進行自動時鐘判斷選擇，通過由一路時鐘驅動計數(shù)器，另一路時鐘驅動兩個寄存器，最后比較兩個寄存器的狀態(tài)來確定一路時鐘為正確的時鐘；對外部輸入的兩路同步通過同步檢測保護模塊，分別檢測兩路同步的上升沿和下降沿，檢測到一定數(shù)量的某路同步的上升沿和下降沿后，選擇該路同步為正確的同步。為進一步提高系統(tǒng)的可靠性，本發(fā)明通過外部兩路三線串口來實現(xiàn)時鐘、同步外部選擇控制，兩路三線串口分別接受外部的時鐘切換和同步切換指令，通過內部鎖存器實現(xiàn)時鐘、同步選擇信號的保存，并使該選擇信號優(yōu)先于時鐘交叉?zhèn)浞菽K和同步檢測保護模塊的選擇信號，實現(xiàn)了關鍵信號高可靠性設計，提高了系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明系統(tǒng)能在一份焦平面電路上實現(xiàn)，不需要采用三份焦平面電路加上判決電路的傳統(tǒng)三模冗余方法實現(xiàn)高可靠設計，節(jié)省了兩份焦平面電路和一份判斷電路，因此對電磁兼容性設計和熱設計的影響極小。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結構示意圖；圖2為本發(fā)明時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊原理圖；圖3為本發(fā)明同步檢測保護模塊原理圖；圖4為本發(fā)明三線串口控制保護模塊原理圖。
具體實施例方式為滿足空間惡劣環(huán)境對電子系統(tǒng)的可靠性要求，同時兼顧傳感器不能采用備份技術的特點，本發(fā)明信號交叉?zhèn)浞荼Ｗo系統(tǒng)采用了如下幾方面的措施1、輸入端采用時鐘交叉?zhèn)浞荩?、使用輸入端交叉?zhèn)浞莺蟮臅r鐘對輸入端同步信號采樣判斷；
3、使用兩路三線串口對時鐘和同步信號進行選擇控制。如圖1所示，本發(fā)明信號交叉?zhèn)浞荼Ｗo系統(tǒng)包括時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊、同步檢測保護模塊和三線串口控制保護模塊。三線串口控制保護模塊接收外部輸入的主備兩路三線串口信號，每一路三線串口信號又包括三線串口時鐘、三線串口使能信號以及三線串口數(shù)據。根據這些外部輸入的信號，三線串口控制保護模塊產生時鐘選擇信號、時鐘選擇使能信號、同步選擇信號和同步選擇使能信號，其中時鐘選擇信號和時鐘選擇使能信號送至時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊，同步選擇信號和同步選擇使能信號送至同步檢測保護模塊。時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊接收外部輸入的兩路時鐘信號，并從這兩路時鐘信號中篩選出相對穩(wěn)定的一路時鐘信號，當從三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇使能信號無效時，將篩選出來的時鐘信號送至同步檢測保護模塊，同時向外部輸出；當從三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇使能信號有效時，根據從三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇信號從外部輸入的兩路時鐘信號中選取出指定的時鐘信號送至同步檢測保護模塊，同時向外部輸出。同步檢測保護模塊接收外部輸入的兩路同步信號，并利用時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊傳來的時鐘信號從這兩路同步信號中篩選出相對穩(wěn)定的一路同步信號，當從三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇使能信號無效時，將篩選出來的同步信號向外部輸出；當從三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇使能信號有效時，根據從三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇信號從外部輸入的兩路時鐘信號中選取出指定的同步信號并向外部輸出。三線串口控制保護模塊分別接收兩路三線串口的時鐘、同步切換指令，通過內部鎖存器實現(xiàn)時鐘、同步選擇信號的保存，把時鐘選擇信號和時鐘選擇使能信號輸出至時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊，進行時鐘的二級保護。把同步選擇信號和同步選擇使能信號輸出至同步檢測保護模塊，進行同步的二級保護。時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊的原理圖如圖2所示。包括一個計數(shù)器、一個控制器、兩個寄存器、三個比較器、四個二選一開關。外部輸入的第一路時鐘和系統(tǒng)復位信號送至第一計數(shù)器，系統(tǒng)復位有效時第一計數(shù)器置0，第一計數(shù)器的計數(shù)值同時送至第一控制器、第一開關、第一比較器、第二比較器和第三比較器。第一比較器將第一計數(shù)器當前的計數(shù)值與第一預設值進行比較，當?shù)谝挥嫈?shù)器當前的計數(shù)值小于第一預設值時，控制第一計數(shù)器對時鐘進行計數(shù)，否則第一計數(shù)器停止計數(shù)。第二比較器將第一計數(shù)器當前的計數(shù)值與第二預設值進行比較，當?shù)谝挥嫈?shù)器當前的計數(shù)值小于第二預設值時，控制第一開關將第一計數(shù)器當前的計數(shù)值送至第一寄存器，否則將第一寄存器的輸出送至第一寄存器。外部輸入的第二路時鐘和系統(tǒng)復位信號同時送至第一寄存器和第二寄存器。第一寄存器在系統(tǒng)復位有效時，置初始狀態(tài)為0，且在第二路時鐘驅動下鎖存由第一開關輸出的值，并將第一寄存器在第二路時鐘驅動下鎖存的值同時送至第一開關、第二開關以及第一控制器。第三比較器將第一計數(shù)器當前的計數(shù)值與第三預設值進行比較，當?shù)谝挥嫈?shù)器當前的計數(shù)值小于第三預設值時，控制第二開關將第一寄存器的值送至第二寄存器，否則將第二寄存器的輸出送至第二寄存器。第二寄存器在系統(tǒng)復位有效時，置初始狀態(tài)置為1，且在第二路時鐘驅動下鎖存由第二開關輸出的值，并將第二寄存器在第二路時鐘驅動下鎖存的值同時送至第二開關以及第一控制器。第一控制器判斷第一計數(shù)器的值小于等于第一預設值的時候，如果第一寄存器的值和第二寄存器的值相等，內部時鐘選擇信號輸出為1，即選擇第二路時鐘；如果第一寄存器的值和第二寄存器的值不相等，內部時鐘選擇信號輸出為0，即選擇第一路時鐘。如果第一計數(shù)器的值大于第一預設值的時候，內部時鐘選擇信號輸出為0，即選擇第一路時鐘。得到的內部時鐘選擇信號并送至第三開關。第三開關受三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇使能信號的控制，使能無效時將內部時鐘選擇信號送至第四開關，使能有效時將三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇信號送至第四開關。第四開關根據時鐘選擇信號，選擇將第一路時鐘信號或者第二路時鐘信號輸出。上述設置中，應滿足條件第一計數(shù)器的計數(shù)最大值>第一預設值>第二預設值>第三預設值。1.假設第一路時鐘和第二路時鐘均不能正常工作，則無論選擇哪路時鐘均不能使焦面電路輸出正確的驅動信號，這種情況下由于上電初始狀態(tài)使第一寄存器和第二寄存器值不相等，第一控制器根據條件輸出0，即選擇第一路時鐘。這種情況下選擇第一路時鐘作為內部時鐘信號可以接受；2.假設第一路時鐘能正常工作，而第二路時鐘不能正常工作，即第一路時鐘能驅動第一計數(shù)器完成加一的操作并且最后停止在第一預設值，而由于第二路時鐘不能正常工作，導致第一路時鐘驅動的計數(shù)器的值不能鎖存到第二路時鐘驅動的第一寄存器和第二寄存器中，但是由上電初始狀態(tài)使第一寄存器和第二寄存器的值不相等，第一控制器根據條件將輸出0，即選擇第一路時鐘。所以這種情況下能選擇正確的時鐘；3.假設第二路時鐘能正常工作，而第一路時鐘不能正常工作，即第一路時鐘驅動第一計數(shù)器停止在初始值0，則經過2個第二路時鐘的周期之后，導致第二路時鐘驅動的第一寄存器和第二寄存器均鎖存第一計數(shù)器的初始值0，第一控制器根據條件將輸出1，即選擇第二路時鐘。所以這樣情況能正確選擇時鐘；4.假設第一路時鐘和第二路時鐘均能正常工作，即第一路時鐘能驅動第一計數(shù)器完成加一的操作并且最后停止在第一預設值，第二路時鐘能不斷更新鎖存在第一寄存器和第二寄存器的值，第一寄存器最后停止在第二預設值，第二寄存器最后停止在第三預設值， 第二預設值大于第三預設值，第一控制器根據條件將輸出0，即選擇第一路時鐘。所以這樣情況能正確選擇時鐘。同步信號頻率較低，若采用計數(shù)器和寄存器判斷則會導致判斷時間非常慢，因此要采用內部保護的時鐘對輸入的兩路同步信號進行判斷，用內部保護的時鐘分別對兩路同步信號采樣，并判斷各路同步信號的上升沿和下降沿是否存在，若上升沿和下降沿同時存在則可以判斷存在該路同步信號有效，最后可以選擇兩路輸入同步的控制信號。同步檢測保護模塊的原理圖如圖3所示。包括兩個控制器、兩個二選一開關、四個寄存器、四個計數(shù)器。時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊輸出的時鐘信號同時送至四個寄存器，同時外部輸入的第一路同步信號和系統(tǒng)復位信號送至第三寄存器，外部輸入的第二路同步信號和系統(tǒng)復位信號送至第四寄存器。第三寄存器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在時鐘驅動下鎖存輸入的第一路同步信號，同時將鎖存值同時送至第五寄存器、第二計數(shù)器和第三計數(shù)器。同理，第四寄存器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在時鐘驅動下鎖存輸入的第二路同步信號，同時將鎖存值送至第六寄存器、第四計數(shù)器和第五計數(shù)器。第五寄存器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在時鐘驅動下鎖存輸入的第三寄存器的輸出值，同時將鎖存值送至第二計數(shù)器和第三計數(shù)器。同理，第六寄存器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在時鐘驅動下鎖存輸入的第四寄存器的輸出值，同時將鎖存值送至第四計數(shù)器和第五計數(shù)器。第二計數(shù)器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在第三寄存器輸出值為1且第五寄存器輸出值為0且第二控制器停止計數(shù)信號為0且第三控制器停止計數(shù)信號為0 時，進行計數(shù)，即這四個條件均滿足的情況下第二計數(shù)器進行加一操作。同理，第三計數(shù)器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在第三寄存器輸出值為0且第五寄存器輸出值為1 且第二控制器停止計數(shù)信號為0且第三控制器停止計數(shù)信號為0時，進行計數(shù)，即這四個條件均滿足的情況下第四計數(shù)器進行加一操作。第四計數(shù)器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在第四寄存器輸出值為1且第六寄存器輸出值為0且第二控制器停止計數(shù)信號為 0且第三控制器停止計數(shù)信號為0時，進行計數(shù)，即這四個條件均滿足的情況下第四計數(shù)器進行加一操作。同理，第五計數(shù)器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在第四寄存器輸出值為0且第六寄存器輸出值為1且第二控制器停止計數(shù)信號為0且第三控制器停止計數(shù)信號為0時，進行計數(shù)，即這四個條件均滿足的情況下第五計數(shù)器進行加一操作。第二控制器在第二計數(shù)器和第三計數(shù)器的計數(shù)值均大于1000時，第二控制器的停止計數(shù)信號置1 ；第二計數(shù)器或者第三計數(shù)器的計數(shù)值小于1000時，第二控制器的停止計數(shù)信號置0 ；同理，第三控制器在第四計數(shù)器和第五計數(shù)器的計數(shù)值均大于等于1100時，第三控制器的內部同步選擇信號輸出1，即選擇第二路同步，同時第三控制器的停止計數(shù)信號置1，第四計數(shù)器或者第五計數(shù)器的計數(shù)值小于1100時，第三控制器的內部同步選擇信號輸出0，即選擇第一路同步，同時第三控制器的停止計數(shù)信號置0。內部同步選擇信號送至第五開關，同時第五開關受三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇使能信號的控制，使能無效時將內部同步選擇信號送至第六開關，使能有效時將三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇信號送至第六開關。第六開關根據時鐘選擇信號，選擇將第一路同步信號或者第二路同步信號輸出。1.假設第一路同步和第二路同步均不能正常工作，則無論選擇哪路同步均不能使焦面電路輸出正確的驅動信號，這種情況下由于上電初始狀態(tài)第四計數(shù)器和第五計數(shù)器均為0，小于1100，第三控制器根據條件輸出0，即選擇第一路同步。這種情況下選擇第一路同步作為內部同步信號可以接受；2.假設第一路同步能正常工作，而第二路同步不能正常工作，即第一路同步能使第三和第五寄存器發(fā)生0、1變化，即能使第二計數(shù)器和第三計數(shù)器計數(shù)到1000而導致第二控制器的停止計數(shù)信號置1，從而停止計數(shù)。同理，第二路同步不能使第四和第六寄存器發(fā)生0、1變化，即不能使第三計數(shù)器和第五計數(shù)器發(fā)生加1操作。第三控制器根據條件將輸出0，即選擇第一路同步。所以這種情況下能選擇正確的同步；3.假設第二路同步能正常工作，而第一路同步不能正常工作，即第一路同步不能使第三和第五寄存器發(fā)生0、1變化，即不能使第二和第三計數(shù)器計數(shù)發(fā)生加1操作。同理， 第二路同步能使第四寄存器和第六寄存器發(fā)生0、1變化，即能使第四計數(shù)器和第五計數(shù)器計數(shù)到1100而導致第三控制器的停止計數(shù)信號置1，從而停止計數(shù)。第三控制器根據條件將輸出1，即選擇第二路同步。所以這種情況下能選擇正確的同步；4.假設第一路同步和第二路同步均能正常工作，即第一路同步能使第三寄存器和第五寄存器發(fā)生0、1變化，即能使第二計數(shù)器和第三計數(shù)器計數(shù)到1000，同時，第二路同步能使第四寄存器和第六寄存器發(fā)生0、1變化，即能使第四計數(shù)器和第五計數(shù)器計數(shù)到 1100，若第二計數(shù)器和第三計數(shù)器計數(shù)先到達1000，則第二控制器的停止計數(shù)信號置1，從而停止第二計數(shù)器、第三計數(shù)器、第四計數(shù)器、第五計數(shù)器計數(shù)。第三控制器根據條件將輸出0，即選擇第一路同步。若第四和第五計數(shù)器先到達1100，則第三控制器的停止計數(shù)信號置1，從而停止第二計數(shù)器、第三計數(shù)器、第四計數(shù)器、第五計數(shù)器計數(shù)。第三控制器根據條件將輸出1，即選擇第二路同步。這兩種情況均認為選擇正確的同步進行工作。兩路三線串口通過各自的三線串口時鐘接收發(fā)送的三線串口數(shù)據。根據約定的命令字可以判斷收到的三線串口數(shù)據是否為時鐘或者同步的選擇控制信號，若收到的數(shù)據是時鐘或者同步的選擇控制信號，可強制選擇一路時鐘和一路同步作為系統(tǒng)工作的時鐘和同步，實現(xiàn)系統(tǒng)的二級保護。三線串口控制保護模塊的原理圖如4所示。包括兩個移位寄存器、兩個計數(shù)器、三個或門、兩個鎖存器以及四個控制器。第一路三線串口的時鐘、數(shù)據、使能和系統(tǒng)復位信號送至第一移位寄存器，當系統(tǒng)復位有效時，置第一移位寄存器初態(tài)為0，在第一路三線串口的使能信號有效時，以第一路三線串口時鐘為驅動，移位鎖存第一路三線串口的數(shù)據到第一移位寄存器中。同理，第二路三線串口的時鐘、數(shù)據、使能和系統(tǒng)復位信號送至第二移位寄存器，當系統(tǒng)復位有效時，置第二移位寄存器初態(tài)為0，在第二路三線串口的使能信號有效時，以第二路三線串口時鐘為驅動，移位鎖存第二路三線串口的數(shù)據到第二移位寄存器中。第一路三線串口的時鐘、使能和系統(tǒng)復位信號送至第六計數(shù)器，在第一路三線串口使能有效時，以第一路三線串口時鐘為驅動，第六計數(shù)器進行加一操作，在第一路三線串口使能無效或者系統(tǒng)復位有效時，第六計數(shù)器置0。第二路三線串口的時鐘、使能和系統(tǒng)復位信號送至第七計數(shù)器，在第二路三線串口使能有效時，以第二路三線串口時鐘為驅動，第七計數(shù)器進行加一操作，在第二路三線串口使能無效或者系統(tǒng)復位有效時，第七計數(shù)器置0。第一路三線串口的時鐘、使能、第六計數(shù)器的輸出和系統(tǒng)復位信號送至第七寄存器，當系統(tǒng)復位有效時，置第七寄存器初始態(tài)為無效態(tài)，當?shù)谝宦啡€串口的使能有效且第六計數(shù)器的值大于等于預先約定的指令長度值時，第七寄存器置有效，否則第七寄存器置無效。第二路三線串口的時鐘、使能、第七計數(shù)器的輸出和系統(tǒng)復位信號送至第八寄存器，當系統(tǒng)復位有效時，置第八寄存器初始態(tài)為無效態(tài)，當?shù)诙啡€串口的使能有效且第七計數(shù)器的值大于等于預先約定的指令長度值，第八寄存器置有效，否則第八寄存器置無效。當?shù)谄呒拇嫫饔行业谝灰莆患拇嫫鬏敵龅牟⑿袛?shù)據為預先設定的第一路時鐘切換指令，則第四控制器置有效標志，否則第四控制器均置無效標志。同理，第七寄存器有效且第一移位寄存器輸出的并行數(shù)據為預先設定的第二路時鐘切換指令，則第六控制器置有效標志，否則第六控制器均置無效標志。同理，當?shù)诎思拇嫫饔行业诙莆患拇嫫鬏敵龅牟⑿袛?shù)據為預先設定的第一路時鐘切換指令，第五控制器置有效標志，否則第五控制器均置無效標志。同理，第八寄存器有效且第二移位寄存器輸出的并行數(shù)據為預先設定的第二路時鐘切換指令，第七控制器置有效標志，否則第七控制器均置無效標志。第四控制器的標志信號、第五控制器的標志信號和系統(tǒng)復位信號送至第一或門的輸入端，第一或門的輸出端連接到第一鎖存器的復位端，當?shù)谒目刂破鞯臉酥拘盘柣蛘叩谖蹇刂破鞯臉酥拘盘柣蛘呦到y(tǒng)復位信號有效時，第一鎖存器置0。第六控制器的標志信號和第七控制器的標志信號送至第二或門的輸入端， 第二或門的輸出端連接到第一鎖存器的置數(shù)端，當?shù)诹刂破骰蛘叩谄呖刂破饔行r，第一鎖存器置1。第一或門和第二或門的輸出連接到第三或門的輸入，第三或門的輸出連接到第二鎖存器的置數(shù)端，當?shù)谒目刂破骰蛘叩谖蹇刂破骰蛘叩诹刂破骰蛘叩谄呖刂破饔行r，第二鎖存器置1，系統(tǒng)復位連接到第二鎖存器的復位端，當系統(tǒng)復位時，第二鎖存器置 O0
1.假設從第一路三線串口接收到“切換時鐘到第一路”的指令，則通過第一移寄存器接收指令，第六計數(shù)器計數(shù)到預先約定的指令長度值時，第七寄存器輸出有效標志信號， 第四控制器置有效標志，第一鎖存器鎖存置0，第二鎖存器置1，即表示時鐘選擇使能信號有效，時鐘選擇信號選0，即第一路時鐘。2.假設從第一路三線串口接收到“切換時鐘到第二路”的指令，則通過第一移寄存器接收指令，第六計數(shù)器計數(shù)到預先約定的指令長度值時，第七寄存器輸出有效標志信號， 第六控制器置有效標志，第一鎖存器鎖存置1，第二鎖存器置1，即表示時鐘選擇使能信號有效，時鐘選擇信號選1，即第二路時鐘。3.假設從第二路三線串口接收到“切換時鐘到第一路”的指令，則通過第二移寄存器接收指令，第七計數(shù)器計數(shù)到預先約定的指令長度值時，第八寄存器輸出有效標志信號， 第五控制器置有效標志，第一鎖存器鎖存置0，第二鎖存器置1，即表示時鐘選擇使能信號有效，時鐘選擇信號選0，即第一路時鐘。4.假設從第二路三線串口接收到“切換時鐘到第二路”的指令，則通過第二移寄存器接收指令，第七計數(shù)器計數(shù)到預先約定的指令長度值時，第八寄存器輸出有效標志信號， 第七控制器置有效標志，第一鎖存器鎖存置1，第二鎖存器置1，即表示時鐘選擇使能信號有效，時鐘選擇信號選1，即第二路時鐘。同步選擇信號及同步選擇使能信號和時鐘選擇信號及時鐘選擇使能信號的電路結構以及原理完全一致。本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。
權利要求
1.一種焦平面電路關鍵信號交叉?zhèn)浞荼Ｗo系統(tǒng)，其特征在于包括時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊、同步檢測保護模塊和三線串口控制保護模塊，其中三線串口控制保護模塊接收外部輸入的主備兩路三線串口信號，每一路三線串口信號又包括三線串口時鐘、三線串口使能信號以及三線串口數(shù)據；根據兩路三線串口信號，產生時鐘選擇信號、時鐘選擇使能信號、同步選擇信號和同步選擇使能信號，其中時鐘選擇信號和時鐘選擇使能信號送至時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊，同步選擇信號和同步選擇使能信號送至同步檢測保護模塊；時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊接收外部輸入的兩路時鐘信號以及三線串口控制保護模塊傳來的時鐘選擇信號和時鐘選擇使能信號；當從三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇使能信號無效時，從輸入的兩路時鐘信號中篩選出相對穩(wěn)定的一路時鐘信號送至同步檢測保護模塊，同時向外部輸出；當從三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇使能信號有效時，根據從三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇信號從輸入的兩路時鐘信號中選取出指定的時鐘信號送至同步檢測保護模塊，同時向外部輸出；同步檢測保護模塊接收外部輸入的兩路同步信號、時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊傳來的時鐘信號以及三線串口控制保護模塊傳來的同步選擇信號和同步選擇使能信號；當從三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇使能信號無效時，利用時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊傳來的時鐘信號從輸入的兩路同步信號中篩選出相對穩(wěn)定的一路同步信號向外部輸出；當從三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇使能信號有效時，根據從三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇信號從輸入的兩路時鐘信號中選取出指定的同步信號并向外部輸出。
2.根據權利要求1所述的一種焦平面電路關鍵信號交叉?zhèn)浞荼Ｗo系統(tǒng)，其特征在于 所述的時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊包括一個計數(shù)器、一個控制器、兩個寄存器、三個比較器、四個二選一開關；外部輸入的第一路時鐘和系統(tǒng)復位信號送至第一計數(shù)器，系統(tǒng)復位有效時第一計數(shù)器置0，第一計數(shù)器的計數(shù)值同時送至第一控制器、第一開關、第一比較器、第二比較器和第三比較器；第一比較器將第一計數(shù)器當前的計數(shù)值與第一預設值進行比較，當?shù)谝挥嫈?shù)器當前的計數(shù)值小于第一預設值時，控制第一計數(shù)器對時鐘進行計數(shù)，否則第一計數(shù)器停止計數(shù)；第二比較器將第一計數(shù)器當前的計數(shù)值與第二預設值進行比較，當?shù)谝挥嫈?shù)器當前的計數(shù)值小于第二預設值時，控制第一開關將第一計數(shù)器當前的計數(shù)值送至第一寄存器，否則將第一寄存器的輸出送至第一寄存器；外部輸入的第二路時鐘和系統(tǒng)復位信號同時送至第一寄存器和第二寄存器，第一寄存器在系統(tǒng)復位有效時，置初始狀態(tài)為0，且在第二路時鐘驅動下鎖存由第一開關輸出的值，并將第一寄存器在第二路時鐘驅動下鎖存的值同時送至第一開關、第二開關以及第一控制器；第三比較器將第一計數(shù)器當前的計數(shù)值與第三預設值進行比較，當?shù)谝挥嫈?shù)器當前的計數(shù)值小于第三預設值時，控制第二開關將第一寄存器的值送至第二寄存器，否則將第二寄存器的輸出送至第二寄存器；第二寄存器在系統(tǒng)復位有效時，置初始狀態(tài)置為1，且在第二路時鐘驅動下鎖存由第二開關輸出的值，并將第二寄存器在第二路時鐘驅動下鎖存的值同時送至第二開關以及第一控制器；第一控制器判斷第一計數(shù)器的值小于等于第一預設值的時候，如果第一寄存器的值和第二寄存器的值相等，內部時鐘選擇信號輸出為1，選擇第二路時鐘；如果第一寄存器的值和第二寄存器的值不相等，內部時鐘選擇信號輸出為0，選擇第一路時鐘；如果第一計數(shù)器的值大于第一預設值的時候，內部時鐘選擇信號輸出為0，選擇第一路時鐘；得到的內部時鐘選擇信號送至第三開關，第三開關受三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇使能信號的控制， 使能無效時將內部時鐘選擇信號送至第四開關，使能有效時將三線串口控制保護模塊輸入的時鐘選擇信號送至第四開關；第四開關根據時鐘選擇信號，選擇將第一路時鐘信號或者第二路時鐘信號輸出；上述設置中，第一計數(shù)器的計數(shù)最大值>第一預設值>第二預設值 >第三預設值。
3.根據權利要求1所述的一種焦平面電路關鍵信號交叉?zhèn)浞荼Ｗo系統(tǒng)，其特征在于 所述的同步檢測保護模塊包括兩個控制器、兩個二選一開關、四個寄存器、四個計數(shù)器；時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊輸出的時鐘信號同時送至四個寄存器，同時外部輸入的第一路同步信號和系統(tǒng)復位信號送至第三寄存器，外部輸入的第二路同步信號和系統(tǒng)復位信號送至第四寄存器；第三寄存器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在時鐘驅動下鎖存輸入的第一路同步信號，同時將鎖存值同時送至第五寄存器、第二計數(shù)器和第三計數(shù)器；第四寄存器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在時鐘驅動下鎖存輸入的第二路同步信號，同時將鎖存值送至第六寄存器、第四計數(shù)器和第五計數(shù)器；第五寄存器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在時鐘驅動下鎖存輸入的第三寄存器的輸出值，同時將鎖存值送至第二計數(shù)器和第三計數(shù)器；第六寄存器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在時鐘驅動下鎖存輸入的第四寄存器的輸出值，同時將鎖存值送至第四計數(shù)器和第五計數(shù)器；第二計數(shù)器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在第三寄存器輸出值為1且第五寄存器輸出值為0且第二控制器停止計數(shù)信號為0且第三控制器停止計數(shù)信號為0時，第二計數(shù)器進行加一操作；第三計數(shù)器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在第三寄存器輸出值為0且第五寄存器輸出值為1且第二控制器停止計數(shù)信號為0且第三控制器停止計數(shù)信號為0時，第三計數(shù)器進行加一操作；第四計數(shù)器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在第四寄存器輸出值為 1且第六寄存器輸出值為0且第二控制器停止計數(shù)信號為0且第三控制器停止計數(shù)信號為 0時，第四計數(shù)器進行加一操作；第五計數(shù)器在系統(tǒng)復位信號有效時，置初始態(tài)為0，在第四寄存器輸出值為0且第六寄存器輸出值為1且第二控制器停止計數(shù)信號為0且第三控制器停止計數(shù)信號為0時，第五計數(shù)器進行加一操作；第二控制器在第二計數(shù)器和第三計數(shù)器的計數(shù)值均大于1000時，第二控制器的停止計數(shù)信號置1 ；第二計數(shù)器或者第三計數(shù)器的計數(shù)值小于1000時，第二控制器的停止計數(shù)信號置0 ；第三控制器在第四計數(shù)器和第五計數(shù)器的計數(shù)值均大于1100時，第三控制器的內部同步選擇信號輸出1，選擇第二路同步，同時第三控制器的停止計數(shù)信號置1 ；第四計數(shù)器或者第五計數(shù)器的計數(shù)值小于1100時，第三控制器的內部同步選擇信號輸出0，選擇第一路同步，同時第三控制器的停止計數(shù)信號置 0 ；內部同步選擇信號送至第五開關，同時第五開關受三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇使能信號的控制，使能無效時將內部同步選擇信號送至第六開關，使能有效時將三線串口控制保護模塊輸入的同步選擇信號送至第六開關；第六開關根據時鐘選擇信號，選擇將第一路同步信號或者第二路同步信號輸出。
4.根據權利要求1所述的一種焦平面電路關鍵信號交叉?zhèn)浞荼Ｗo系統(tǒng)，其特征在于 所述的三線串口控制保護模塊包括同步選擇單元和時鐘選擇單元，兩個單元的結構完全相同，時鐘選擇單元包括兩個移位寄存器、兩個計數(shù)器、三個或門、兩個鎖存器以及四個控制器；第一路三線串口的時鐘、數(shù)據、使能以及系統(tǒng)復位信號送至第一移位寄存器，當系統(tǒng)復位有效時，置第一移位寄存器初態(tài)為0，在第一路三線串口的使能信號有效時，以第一路三線串口時鐘為驅動，移位鎖存第一路三線串口的數(shù)據到第一移位寄存器中；第二路三線串口的時鐘、數(shù)據、使能以及系統(tǒng)復位信號送至第二移位寄存器，當系統(tǒng)復位有效時，置第二移位寄存器初態(tài)為0，在第二路三線串口的使能信號有效時，以第二路三線串口時鐘為驅動，移位鎖存第二路三線串口的數(shù)據到第二移位寄存器中；第一路三線串口的時鐘、使能和系統(tǒng)復位信號送至第六計數(shù)器，在第一路三線串口使能有效時，以第一路三線串口時鐘為驅動，第六計數(shù)器進行加一操作，在第一路三線串口使能無效或者系統(tǒng)復位有效時，第六計數(shù)器置0 ；第二路三線串口的時鐘、使能和系統(tǒng)復位信號送至第七計數(shù)器，在第二路三線串口使能有效時，以第二路三線串口時鐘為驅動，第七計數(shù)器進行加一操作，在第二路三線串口使能無效或者系統(tǒng)復位有效時，第七計數(shù)器置0;第一路三線串口的時鐘、使能、第六計數(shù)器的輸出和系統(tǒng)復位信號送至第七寄存器，當系統(tǒng)復位有效時，置第七寄存器初始態(tài)為無效態(tài)，當?shù)谝宦啡€串口的使能有效且第六計數(shù)器的值大于等于預先約定的指令長度值時，第七寄存器置有效，否則第七寄存器置無效；第二路三線串口的時鐘、使能、第七計數(shù)器的輸出和系統(tǒng)復位信號送至第八寄存器，當系統(tǒng)復位有效時，置第八寄存器初始態(tài)為無效態(tài)，當?shù)诙啡€串口的使能有效且第七計數(shù)器的值大于等于預先約定的指令長度值，第八寄存器置有效，否則第八寄存器置無效；當?shù)谄呒拇嫫饔行业谝灰莆患拇嫫鬏敵龅牟⑿袛?shù)據為預先設定的第一路時鐘切換指令，則第四控制器置有效標志，否則第四控制器均置無效標志；第七寄存器有效且第一移位寄存器輸出的并行數(shù)據為預先設定的第二路時鐘切換指令，則第六控制器置有效標志，否則第六控制器均置無效標志；當?shù)诎思拇嫫饔行业诙莆患拇嫫鬏敵龅牟⑿袛?shù)據為預先設定的第一路時鐘切換指令，第五控制器置有效標志，否則第五控制器均置無效標志；第八寄存器有效且第二移位寄存器輸出的并行數(shù)據為預先設定的第二路時鐘切換指令，第七控制器置有效標志，否則第七控制器均置無效標志； 第四控制器的標志信號、第五控制器的標志信號和系統(tǒng)復位信號送至第一或門的輸入端， 第一或門的輸出端連接到第一鎖存器的復位端，當?shù)谒目刂破鞯臉酥拘盘柣蛘叩谖蹇刂破鞯臉酥拘盘柣蛘呦到y(tǒng)復位信號有效時，第一鎖存器置0 ；第六控制器的標志信號和第七控制器的標志信號送至第二或門的輸入端，第二或門的輸出端連接到第一鎖存器的置數(shù)端， 當?shù)诹刂破骰蛘叩谄呖刂破饔行r，第一鎖存器置1 ；第一或門和第二或門的輸出連接到第三或門的輸入，第三或門的輸出連接到第二鎖存器的置數(shù)端，當?shù)谒目刂破骰蛘叩谖蹇刂破骰蛘叩诹刂破骰蛘叩谄呖刂破饔行r，第二鎖存器置1，系統(tǒng)復位信號連接到第二鎖存器的復位端，當系統(tǒng)復位時，第二鎖存器置0。
全文摘要
一種焦平面電路關鍵信號交叉?zhèn)浞荼Ｗo系統(tǒng)，包括時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊、同步檢測保護模塊和三線串口控制保護模塊。時鐘交叉?zhèn)浞荼Ｗo模塊對輸入端的時鐘信號交叉?zhèn)浞?，避免時鐘檢測信號發(fā)生振蕩，交叉?zhèn)浞荼Ｗo在上電期間完成。同步檢測保護模塊利用受保護的內部時鐘檢測輸入的兩路同步信號，利用多次采樣同步上升和下降沿消除輸入端同步信號毛刺的影響。三線串口控制保護模塊利用外部兩路三線串口強制選擇時鐘信號和同步信號，形成對時鐘和同步信號的二級保護措施。本發(fā)明極大提高了焦平面電路的可靠性，同時對焦平面電路電磁兼容性設計和熱設計影響極小。
文檔編號G01C11/02GK102445193SQ20111028006
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權日2011年9月20日
發(fā)明者萬旻, 包斌, 周志娟, 成桂梅, 王蘊龍 申請人:北京空間機電研究所