Разработка рабочего места и алгоритмов тестирования бортового оборудования SpaceWire
Автор: Максютин А. С., Мурыгин А. В., Ивленков Д. В., Дымов Д. В.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление
Статья в выпуске: 4 т.22, 2021 года.
Бесплатный доступ
В зарубежной космической отрасли на протяжении долгого времени используется одна из наиболее передовых и активно развивающихся технологий передачи информации на борту космического аппарата - SpaceWire. Данная технология обеспечивает высокоскоростную передачу больших объемов информации, создание единой инфраструктуры высокоскоростной обработки данных для соединения датчиков, элементов системы обработки данных и блоков массовой памяти. В России SpaceWire постепенно внедряется и используется на перспективных космических аппаратах. Для проверки соответствия бортовой аппаратуры таких аппаратов требованиям стандарта SpaceWire ECSS-E-ST-50-12C Rev.1 существует необходимость в разработке рабочего места, описанного в данной статье. Рабочее место предназначено для того, чтобы к нему можно было подключить бортовое оборудование SpaceWire и запустить тесты, проверяющие определенные параметры информационного обмена, регламентируемые стандартом. В статье представлена общая структура рабочего места, а также описание каждого из его элементов в отдельности вместе с изложением их функционала. Также в статье описаны разработанные алгоритмы тестирования. Среди них можно выделить проверку на соответствие коэффициенту битовых ошибок требуемому значению, проверку поддержки метода удаления заголовка коммутаторами SpaceWire, а также проверку на соответствие требованиям к транспортным протоколам RMAP и СТП-ИСС. Алгоритмы данных тестов представлены в виде блок-схем и подробного текстового описания. Сами тесты реализованы в виде программного кода на языке C. В качестве подтверждения корректности работы разработанных тестов было проведено практическое тестирование устройств SpaceWire, среди которых можно выделить две платы полезной нагрузки для космического аппарата «НОРБИ», а также сверхбольшую интегральную схему 1931КХ014 программируемого коммутатора для сетей SpaceWire. Приведено краткое описание используемых в работе устройств тестирования в виде изложения их функционала, применимого к разрабатываемому рабочему месту тестирования.
Бортовая аппаратура, космические аппараты, стенды тестирования, алгоритмы тестирования, spacewire
Короткий адрес: https://sciup.org/148323926
IDR: 148323926 | УДК: 629.78 | DOI: 10.31772/2712-8970-2021-22-4-613-623
Development of workspace and algorithms for testing SpaceWire onboard equipment
For a long time, the foreign space industry has been using one of the most advanced and actively developing technologies for transmitting information on board a spacecraft - SpaceWire. This technology provides high-speed transmission of large amounts of information, creation of a unified infrastructure for high-speed data processing to connect sensors, data processing system elements and mass memory blocks. In Russia, SpaceWire is gradually being introduced and used on promising spacecraft. To verify the compliance of the onboard equipment of such devices with the requirements of the SpaceWire ECSS-E-ST-50-12C Rev.1 standard, there is a need to develop a workplace described in this article. The workplace is designed so that SpaceWire onboard equipment can be connected to it and tests can be run that check certain parameters of information exchange regulated by the standard. The article presents the general structure of the workplace, as well as a description of each of its elements separately, together with a description of their functionality. The article also describes the developed testing algorithms. Among them, it is possible to distinguish a check for the compliance of the bit error coefficient with the required value, a check for the support of the header removal method by SpaceWire switches, as well as a check for compliance with the requirements for the RMAP and STP-ISS transport protocols. The algorithms of these tests are presented in the form of flowcharts and a detailed text description. The tests themselves are implemented in the form of program code in the C language. As a confirmation of the correctness of the developed tests, practical testing of SpaceWire devices was carried out, among which two payload boards for the NORBY spacecraft can be distinguished, as well as an ultra-large integrated circuit 1931KH014 of a programmable switch for SpaceWire networks. A brief description of the testing devices used in the work is given in the form of a presentation of their functionality applicable to the testing workplace being developed.
Список литературы Разработка рабочего места и алгоритмов тестирования бортового оборудования SpaceWire
- ГОСТ Р 52070-2003. Интерфейс магистральный последовательный системы электронных модулей. М. : Изд. стандартов, 2003. 3 с.
- Горбунов С. Ф., Гришин В. Ю., Еремеев П. М. Сетевые интерфейсы космических аппаратов: перспективы развития и проблемы внедрения // Наноиндустрия. 2019. № 89. С. 128-130.
- Ноженкова Л. Ф., Исаева О. С., Грузенко Е. А. Метод системного моделирования бортовой аппаратуры космического аппарата // Вычислительные технологии. 2015. № 3. С. 33-45.
- Parkes S., Armbruster P. SpaceWire: A spacecraft onboard network for real-time communications [Электронный ресурс]. URL: https://www.researchgate.net/publication/4196676_ Space-Wire_A_spacecraft_onboard_network_for_real-time_communications (дата обращения: 15.07.2021).
- ECSS-E-50-11 Draft F. Remote memory access protocol (normative) [Электронный ресурс]. URL: http://spacewire.esa.int/content/Standard/documents/SpaceWire%20RMAP%20Protocol%20 Draft%20F%204th%20Dec%202006.pdf (дата обращения: 20.07.2021).
- Разработка, анализ и проектирование транспортного протокола СТП-ИСС для бортовых космических сетей SpaceWire / Шейнин Ю. Е., Оленев В. Л., Лавровская И. Я. и др. // Изв. самарского науч. центра рос. акад. наук. 2014. № 6-2. С. 632-639.
- User manual for the 4Links Diagnostic SpaceWire Interface [Электронный ресурс]. URL: https://4links.co.uk/application/files/2615/9136/0012/User_Manual_DSI.pdf (дата обращения: 04.09.2021).
- Особенности измерения параметров каналов с цифровой модуляцией [Электронный ресурс]. URL: https://media-sputnik.net/osobennosti-izmereniya-parametrov-kanalov-s-czifrovoj-modulyacziej-3 (дата обращения: 12.09.2021).
- Введение петлевого кабеля [Электронный ресурс]. URL: http://ru.fibresplitter.com/news/ introduction-of-loopback-cable-24290794.html (дата обращения: 20.09.2021).
- Российские IP-ядра стандарта SpaceWire [Электронный ресурс]. URL: https://kit-e.ru/fpga/rossijskie-ip-yadra-standarta-spacewire-2/ (дата обращения: 25.09.2021).
- Логическая адресация [Электронный ресурс]. URL: http://osnovy-setei.ru/logicheskaya-adresaciya.html (дата обращения: 01.10.2021).
- Солохина Т., Петричкович Я., Шейнин Ю. Технология SpaceWire для параллельных систем и бортовых распределительных комплексов // Электроника: наука, технология, бизнес. 2007. № 1. С. 38-49.
- Различия между полнодуплексным и полудуплексным режимами связи [Электронный ресурс]. URL: https://itigic.com/ru/differences-between-full-duplex-and-half-duplex/ (дата обращения: 29.10.2021).
- Руководство по эксплуатации ДВУК.431433.061-003РЭ1. Схемы интегральные 1931КХ014. 2020.
- Программируемые логические интегральные схемы - ПЛИС [Электронный ресурс]. URL: https://digteh.ru/digital/PLD/ (дата обращения: 06.11.2021).