Особливості використання ПЛІС в складі кіберфізичної системи збору наукової інформації мікросупутників систем

Abstract

У роботі розглянуто особливості ПЛІС вітчизняних супутникових системи збору наукової інформації (СЗНІ). Перше покоління ПЛІС СЗНІ було розроблено для супутника «Січ-2». Після аналізу результатів експлуатації СЗНІ було встановлено нові вимоги до наступного покоління ПЛІС, набір виконуваних функцій було розширено, що веде до необхідності проектування нових моделей ПЛІС, модельних стендів та наборів тестів для відлагодження окремих ПЛІС та СЗНІ у цілому. До набору ПЛІС входять ПЛІС центрального боку СЗНІ, комплект ПЛІС периферійних модулів та ПЛІС контрольно-перевірочної апаратури. Модельний стенд дозволяє перевірити обмін даними каналами SciWay, CAN, послідовними каналами типу RS та радіоканалом. Також моделюється обмін даними з давачами наукових пристроїв, моделюється робота модулів з динамічною пам’яттю та робота під дією різноманітних завад. У роботі викладені підходи до проектування, тестування та відлагодження супутникових СЗНІ як до кіберфізичних систем з метою зменшення витрат та покращення надійності СЗНІ та якості згаданих операцій. Наведено пропоновану структуру кіберфізичної системи збору наукової інформації, склад її основних модулів та вимоги до них з боку перспективних СЗНІ. The paper describes the features of FPGA national satellite scientific data collecting system (SDCS). The first generation of FPGAs SDCS was developed for "Sich-2"satellite. After analyzing the results of operation SDCS new requirements for next-generation FPGAs were defined, function set has been expanded. This leads to the need to design new FPGAs models, new testbenches and test kits for separate FPGA debugging as well as SDCS in general debugging. The FPGA set includes SDCS central unit FPGA, a set of peripheral modules FPGA and control and checking equipment FPGA. Testbench allows to check data exchange by SciWay and CAN channels, by RS type serial link and by radiochannel. Also data exchange with scientific devices sensors is simulated, the work of dynamic memory modules and work under different obstacles is simulated too. The paper outlined approaches to the design, testing and debugging of satellite SDCS as to cyber-physical systems to reduce costs and improve SDCS reliability and operations quality.