Dimensionarea amprentei pentru telemetrie
Într-un satelit tipic LEO, circuitul de telemetrie poate ocupa o amprentă semnificativă și poate consuma o proporție apreciabilă a puterii totale. Acesta este utilizat nu numai pentru a monitoriza starea de funcționare și pentru a detecta erorile, ci și pentru executa izolarea și recuperarea instrucțiunilor primite de la stația de bază a satelitului, precum și pentru a controla consumul de putere general al satelitului și disiparea termică.
Plăcile de telemetrie, uneori numite și plăci de I/O, conțin un număr mare de multiplexoare analogice, convertoare analog-digitale, drivere de curent și referințe de tensiune pentru captarea datelor precum nivele de tensiune, consum de curent, temperatură, tensiune mecanică, presiune, tărie câmp magnetic, necesare pentru monitorizarea stării de funcționare a încărcăturii utile. Acestea pot ocupa până la 1000cm2 de spațiu prețios. O sarcină utilă complexă, precum un canalizator de comunicație digitală sau un sistem de procesare a imaginilor sau semnalelor radar poate avea câteva plăci de acest fel cu scop de telemetrie. Mai mult, ele consumă energie, generează căldură și încarcă destul de mult costul listei de materiale a echipamentului.
Suplimentar, plăcile I/O tipice conțin dispozitive discrete ce oferă funcționalitate fixă și inflexibilă, care este dificil și scump de actualizat și modificat.
Microchip a lansat controlerul de telemetrie LX7730, rezistent la radiații prin design, care utilizează o integrare avansată pe scară largă de semnal mixt, pentru a combina într-un singur circuit integrat funcții precum multiplexoare, amplificatoare, filtre, convertoare A/D și D/A, fiind proiectat să opereze în postură de cip companion pentru o gazdă FPGA. Protejat într-o capsulă cu 132 de pini de tip quad flat, dispozitivul este calificat QML pentru cerințele de Clasă Q și Clasă V.
Economisirea procesorului principal
Putem acum merge chiar și mai departe, beneficiind de avantajele celor mai recente arhitecturi ISA RISC-V, care permit unui companion FPGA cu un procesor (CPU) soft să realizeze o procesare ieftină, local, la sursa de telemetrie.
O combinație între un FPGA și un controler de telemetrie poate fi implementată economic în fiecare sarcină utilă pentru a realiza înregistrare de date, monitorizare a stării de funcționare și încărcare autonomă de sarcini și de a trimite o actualizare simplă a stării de funcționare către computerul central al satelitului, utilizând un protocol pe magistrală de comandă precum MIL-STD-1553, SpaceWire, magistrală CAN sau un protocol patentat. Astfel, se economisește utilizarea procesorului principal al satelitului, pentru a fi disponibil altor sarcini.
Un nou “Demonstrator cu șase senzori” (Six Sensor Demo) aduce toate elementele împreună, pentru a arăta cum sateliții LEO pot gestiona telemetria mult mai eficient prin combinarea controlerului de telemetrie LX7730 cu un FPGA RTG4 rezistent la radiații, care conține un nucleu de procesor soft RISC-V. Cele două dispozitive lucrează împreună pentru a capta datele de la o rețea de senzori și de a afișa valorile măsurate pe un ecran de laptop, printr-o interfață GUI.
Această demonstrație încapsulează perfect modalitatea prin care sarcinile I/O pot fi simplificate, iar ciclurile procesorului central economisite, în vreme ce integrarea de semnal mixt pe scară largă reduce dimensiunea și masa subsistemului în același timp cu creșterea siguranței în funcționare. Acestea sunt cerințe critice pentru comercializarea cu succes a sistemelor de sateliți LEO.
Autor: Dorian Johnson,
High-Reliability Product Line Marketing Manager
Microchip Technology Inc.T
Microchip Technology | www.microchip.com
