基于DSP∕BIOS实现发动机实时在线状态监测

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1、第36卷第5期2010年10月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．36．№．5Oct．2010基于DSP／BIOS实现发动机实时在线状态监测施先旺(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：介绍了发动机工作过程中状态实时在线监测软件设计的难点、软件体系结构、任务设计及主要模块的功能，提出基于DSP／BIOS嵌入式实时操作系统的技术实现途径。相关技术已通过充分的测试和验证，在实际应用中运行稳定、可靠。关键词：发动机；状态监测；数据采集；ADC；DSP／BIOS中图分类g-：V434文献标识码：A文章编号：(2010)05—0054—05Real--t

2、imeon--linestatemonitoringofanenginebasedonDSP／B10SDaseonSHIXian-wang(Xi’allAerospacePropulsionInstitute，Xi’all710100，China)Abstract：Theembeddedreal··timemonitoringintheworkingprocessofanengineisakeytech·nology．Thereal—timeon—linesmtemonitoringdifficultiesencounteredinsoftwaredesign，softwarearc

3、hitecture，taskdesignandfunctionsofkeymodulesarein仃oduced．Anapproachbasedonembed-dedreal-timeoperationsystemanditsimplementation谢thDSWBIOSarepresented．Therelevantso-lutionshavebeenverifiedandprovedthoroughly．Tlleyhaveplayedakeyroleinpracticalapplica-tions．Keywords：engine；statemonitoring；dataacqu

4、isition；ADC；DSP／BIOS0引言在某型发动机控制监测系统中，需要在发动机工作过程中实时采集并传送发动机状态参数，为实时控制和远程遥测系统提供数据。利用DSP／BIOS嵌入式实时操作系统的多任务机制，在多种实时处理过程并存的条件下，完成了数据的长时间、快速定时采集、滤波、计算、判断、通讯等，实现了对发动机工作状态的可靠、实时在线监测。1应用背景与需求分析在某型发动机工作过程中，其控制监测系统执行任务控制计算机发出的指令，完成发动机增压、点火、关机、应急处置及燃料排放等操作。为确定发动机任意时刻状态，特别是指令执行过收稿日期：2010--05—10；修回日期：2010-06

5、-24基金项目：国家航天技术支撑项目作者简介：施先旺(1968一)，男，高级工程师，研究领域为火箭发动机检测与控制、嵌入式系统等第36卷第5期施先旺：基于DSP／BIOS实现发动机实时在线状态监测55程中的状态、工作过程中燃料剩余量等，需要测量高压气源及燃料贮箱压力、燃料泵入口及出口压力、燃烧室压力、燃料贮箱及泵温度，实时计算燃料剩余量；同时，为确认控制监测系统状态，需要测量电源电压、处理机板ADC芯片温度及基准电压。上述参数共包括压力12个、温度4个、电源电压4个、其它参数4个。图l为某发动机控制监测系统数据采集硬件框图。口1扩展存储暑接雪图1数据采集硬件框图Fig．1Diagra

6、mofdataacquisitionassembly由图l知，待开发的软件需完成以下功能：1)同时管理两个ADC，其中一个内嵌于处理器芯片，另一个为独立的SPI接口ADC芯片，经过接口转换后，连接到处理器扩展存储器接口(XINTF)；2)实现数据采集，包括采样通道配置、采样参数设定、采集过程启动与停止、采样码数据缓存及读取等；3)根据被测参数特点，执行数字滤波、传感器读数计算等运算；4)据发动机特性和工作状态，计算燃料耗量；5)实时健康监控，即根据设定的燃料耗尽关机限，检测燃料剩余量，自动启动耗尽关机程序；6)将采样数据分时、分批组装为各种遥测遥控数据包；71向任务控制计算机及遥测计

7、算机实时发送遥测遥控数据包。2软件概要设计根据以上需求，确定了软件的体系结构，定义了数据结构、接口及数据采集处理过程。2．1软件体系结构实时在线状态监测过程包括数据采集硬件的操作、数据处理两个主要流程，因此采用了分层系统、管道过滤器结合事件驱动的体系结构形式。从模块组成角度，软件包括硬件层、中间层、软件层和功能层，其中硬件层即两个ADC部件的软件接口；中间层即ADC部件设备驱动软件，为上层软件模块提供操作ADC的方法；软件层为任务和数据管理层；功能层完成数