一种焦平面电路关键信号交叉备份保护系统

摘要

一种焦平面电路关键信号交叉备份保护系统，包括时钟交叉备份保护模块、同步检测保护模块和三线串口控制保护模块。时钟交叉备份保护模块对输入端的时钟信号交叉备份，避免时钟检测信号发生振荡，交叉备份保护在上电期间完成。同步检测保护模块利用受保护的内部时钟检测输入的两路同步信号，利用多次采样同步上升和下降沿消除输入端同步信号毛刺的影响。三线串口控制保护模块利用外部两路三线串口强制选择时钟信号和同步信号，形成对时钟和同步信号的二级保护措施。本发明极大提高了焦平面电路的可靠性，同时对焦平面电路电磁兼容性设计和热设计影响极小。

主权项

一种焦平面电路关键信号交叉备份保护系统，其特征在于包括：时钟交叉备份保护模块、同步检测保护模块和三线串口控制保护模块，其中：三线串口控制保护模块：接收外部输入的主备两路三线串口信号，每一路三线串口信号又包括三线串口时钟、三线串口使能信号以及三线串口数据；根据两路三线串口信号，产生时钟选择信号、时钟选择使能信号、同步选择信号和同步选择使能信号，其中时钟选择信号和时钟选择使能信号送至时钟交叉备份保护模块，同步选择信号和同步选择使能信号送至同步检测保护模块；时钟交叉备份保护模块：接收外部输入的两路时钟信号以及三线串口控制保护模块传来的时钟选择信号和时钟选择使能信号；当从三线串口控制保护模块输入的时钟选择使能信号无效时，从输入的两路时钟信号中筛选出相对稳定的一路时钟信号送至同步检测保护模块，同时向外部输出；当从三线串口控制保护模块输入的时钟选择使能信号有效时，根据从三线串口控制保护模块输入的时钟选择信号从输入的两路时钟信号中选取出指定的时钟信号送至同步检测保护模块，同时向外部输出；同步检测保护模块：接收外部输入的两路同步信号、时钟交叉备份保护模块传来的时钟信号以及三线串口控制保护模块传来的同步选择信号和同步选择使能信号；当从三线串口控制保护模块输入的同步选择使能信号无效时，利用时钟交叉备份保护模块传来的时钟信号从输入的两路同步信号中筛选出相对稳定的一路同步信号向外部输出；当从三线串口控制保护模块输入的同步选择使能信号有效时，根据从三线串口控制保护模块输入的同步选择信号从输入的两路时钟信号中选取出指定的同步信号并向外部输出；所述的时钟交叉备份保护模块包括一个计数器、一个控制器、两个寄存器、三个比较器、四个二选一开关；外部输入的第一路时钟和系统复位信号送至第一计数器，系统复位有效时第一计数器置0，第一计数器的计数值同时送至第一控制器、第一开关、第一比较器、第二比较器和第三比较器；第一比较器将 第一计数器当前的计数值与第一预设值进行比较，当第一计数器当前的计数值小于第一预设值时，控制第一计数器对时钟进行计数，否则第一计数器停止计数；第二比较器将第一计数器当前的计数值与第二预设值进行比较，当第一计数器当前的计数值小于第二预设值时，控制第一开关将第一计数器当前的计数值送至第一寄存器，否则将第一寄存器的输出送至第一寄存器；外部输入的第二路时钟和系统复位信号同时送至第一寄存器和第二寄存器，第一寄存器在系统复位有效时，置初始状态为0，且在第二路时钟驱动下锁存由第一开关输出的值，并将第一寄存器在第二路时钟驱动下锁存的值同时送至第一开关、第二开关以及第一控制器；第三比较器将第一计数器当前的计数值与第三预设值进行比较，当第一计数器当前的计数值小于第三预设值时，控制第二开关将第一寄存器的值送至第二寄存器，否则将第二寄存器的输出送至第二寄存器；第二寄存器在系统复位有效时，置初始状态置为1，且在第二路时钟驱动下锁存由第二开关输出的值，并将第二寄存器在第二路时钟驱动下锁存的值同时送至第二开关以及第一控制器；第一控制器判断第一计数器的值小于等于第一预设值的时候，如果第一寄存器的值和第二寄存器的值相等，内部时钟选择信号输出为1，选择第二路时钟；如果第一寄存器的值和第二寄存器的值不相等，内部时钟选择信号输出为0，选择第一路时钟；如果第一计数器的值大于第一预设值的时候，内部时钟选择信号输出为0，选择第一路时钟；得到的内部时钟选择信号送至第三开关，第三开关受三线串口控制保护模块输入的时钟选择使能信号的控制，使能无效时将内部时钟选择信号送至第四开关，使能有效时将三线串口控制保护模块输入的时钟选择信号送至第四开关；第四开关根据时钟选择信号，选择将第一路时钟信号或者第二路时钟信号输出；上述设置中，第一计数器的计数最大值＞第一预设值＞第二预设值＞第三预设值；所述的同步检测保护模块包括两个控制器、两个二选一开关、四个寄存器、四个计数器；时钟交叉备份保护模块输出的时钟信号同时送至四个寄存器，同时外部输入的第一路同步信号和系统复位信号送至第三寄存器，外部输入的第 二路同步信号和系统复位信号送至第四寄存器；第三寄存器在系统复位信号有效时，置初始态为0，在时钟驱动下锁存输入的第一路同步信号，同时将锁存值同时送至第五寄存器、第二计数器和第三计数器；第四寄存器在系统复位信号有效时，置初始态为0，在时钟驱动下锁存输入的第二路同步信号，同时将锁存值送至第六寄存器、第四计数器和第五计数器；第五寄存器在系统复位信号有效时，置初始态为0，在时钟驱动下锁存输入的第三寄存器的输出值，同时将锁存值送至第二计数器和第三计数器；第六寄存器在系统复位信号有效时，置初始态为0，在时钟驱动下锁存输入的第四寄存器的输出值，同时将锁存值送至第四计数器和第五计数器；第二计数器在系统复位信号有效时，置初始态为0，在第三寄存器输出值为1且第五寄存器输出值为0且第二控制器停止计数信号为0且第三控制器停止计数信号为0时，第二计数器进行加一操作；第三计数器在系统复位信号有效时，置初始态为0，在第三寄存器输出值为0且第五寄存器输出值为1且第二控制器停止计数信号为0且第三控制器停止计数信号为0时，第三计数器进行加一操作；第四计数器在系统复位信号有效时，置初始态为0，在第四寄存器输出值为1且第六寄存器输出值为0且第二控制器停止计数信号为0且第三控制器停止计数信号为0时，第四计数器进行加一操作；第五计数器在系统复位信号有效时，置初始态为0，在第四寄存器输出值为0且第六寄存器输出值为1且第二控制器停止计数信号为0且第三控制器停止计数信号为0时，第五计数器进行加一操作；第二控制器在第二计数器和第三计数器的计数值均大于1000时，第二控制器的停止计数信号置1；第二计数器或者第三计数器的计数值小于1000时，第二控制器的停止计数信号置0；第三控制器在第四计数器和第五计数器的计数值均大于1100时，第三控制器的内部同步选择信号输出1，选择第二路同步，同时第三控制器的停止计数信号置1；第四计数器或者第五计数器的计数值小于1100时，第三控制器的内部同步选择信号输出0，选择第一路同步，同时第三控制器的停止计数信号置0；内部同步选择信号送至第五开关，同时第五开关受三线串口控制保护模块输入 的同步选择使能信号的控制，使能无效时将内部同步选择信号送至第六开关，使能有效时将三线串口控制保护模块输入的同步选择信号送至第六开关；第六开关根据时钟选择信号，选择将第一路同步信号或者第二路同步信号输出；所述的三线串口控制保护模块包括同步选择单元和时钟选择单元，两个单元的结构完全相同，时钟选择单元包括两个移位寄存器、两个计数器、三个或门、两个锁存器以及四个控制器；第一路三线串口的时钟、数据、使能以及系统复位信号送至第一移位寄存器，当系统复位有效时，置第一移位寄存器初态为0，在第一路三线串口的使能信号有效时，以第一路三线串口时钟为驱动，移位锁存第一路三线串口的数据到第一移位寄存器中；第二路三线串口的时钟、数据、使能以及系统复位信号送至第二移位寄存器，当系统复位有效时，置第二移位寄存器初态为0，在第二路三线串口的使能信号有效时，以第二路三线串口时钟为驱动，移位锁存第二路三线串口的数据到第二移位寄存器中；第一路三线串口的时钟、使能和系统复位信号送至第六计数器，在第一路三线串口使能有效时，以第一路三线串口时钟为驱动，第六计数器进行加一操作，在第一路三线串口使能无效或者系统复位有效时，第六计数器置0；第二路三线串口的时钟、使能和系统复位信号送至第七计数器，在第二路三线串口使能有效时，以第二路三线串口时钟为驱动，第七计数器进行加一操作，在第二路三线串口使能无效或者系统复位有效时，第七计数器置0；第一路三线串口的时钟、使能、第六计数器的输出和系统复位信号送至第七寄存器，当系统复位有效时，置第七寄存器初始态为无效态，当第一路三线串口的使能有效且第六计数器的值大于等于预先约定的指令长度值时，第七寄存器置有效，否则第七寄存器置无效；第二路三线串口的时钟、使能、第七计数器的输出和系统复位信号送至第八寄存器，当系统复位有效时，置第八寄存器初始态为无效态，当第二路三线串口的使能有效且第七计数器的值大于等于预先约定的指令长度值，第八寄存器置有效，否则第八寄存器置无效；当第七寄存器有效且第一移位寄存器输出的并行数据为预先设定的第一路时钟切换指令，则第四控制器置有效标志， 否则第四控制器均置无效标志；第七寄存器有效且第一移位寄存器输出的并行数据为预先设定的第二路时钟切换指令，则第六控制器置有效标志，否则第六控制器均置无效标志；当第八寄存器有效且二移位寄存器输出的并行数据为预先设定的第一路时钟切换指令，第五控制器置有效标志，否则第五控制器均置无效标志；第八寄存器有效且第二移位寄存器输出的并行数据为预先设定的第二路时钟切换指令，第七控制器置有效标志，否则第七控制器均置无效标志；第四控制器的标志信号、第五控制器的标志信号和系统复位信号送至第一或门的输入端，第一或门的输出端连接到第一锁存器的复位端，当第四控制器的标志信号或者第五控制器的标志信号或者系统复位信号有效时，第一锁存器置0；第六控制器的标志信号和第七控制器的标志信号送至第二或门的输入端，第二或门的输出端连接到第一锁存器的置数端，当第六控制器或者第七控制器有效时，第一锁存器置1；第一或门和第二或门的输出连接到第三或门的输入，第三或门的输出连接到第二锁存器的置数端，当第四控制器或者第五控制器或者第六控制器或者第七控制器有效时，第二锁存器置1，系统复位信号连接到第二锁存器的复位端，当系统复位时，第二锁存器置0。