Аппаратно-программный комплекс для отработки бортового компьютера с процессором leon-2 и сетью SpaceWire Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

в

Рис. 3. а - вид на жесткие крепления; б - вид на гибкие крепления; в - общий вид конструкции: 1 - и-образная алюминиевая шина с покрытием серебра; 2 - 8 слоев из алюминия с покрытием серебра; 3 - жесткое алюминиевое крепление; 4 - гибкое алюминиевое крепление; 5...7- провода по спецификации

ББСС 3901.002 типа ЛШО 26, ЛШО 22, ЛШО 16

- отсутствие возможности применения данных шин на модуле полезной нагрузки (МПН ) из-за существующего подхода к схемотехническому проектированию в отечественной космической отрасли, в части независимого подключения приборов-потребителей к источнику электропитания по типу «звезда». В данный момент приоритетными путями развития данной технологии в отечественной космической отрасли является дальнейшее применение технологии сило-

вых алюминиевых шин на КА и создание собственного отечественного производства силовых алюминиевых шин, для чего необходимо провести исследования, отработку и квалификацию паяных и обжимных соединений между алюминиевыми, алюминиевыми и медными проводами.

© Гаврюшов М. В., Ефремов С. В., 2013

УДК 662.629.05

АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОТРАБОТКИ БОРТОВОГО КОМПЬЮТЕРА С ПРОЦЕССОРОМ LEON-2 И СЕТЬЮ SPACEWIRE

Е. Н. Голубев

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Россия, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52. E-mail: [email protected]

Экспериментальная отработка систем управления космических аппаратов требует создания специальных аппаратно-программных средств, обеспечивающих совместную отработку бортовых программ и аппаратуры бортовых комплексов управления (БКУ). В ОАО «ИСС» начиная с 1980-х годов разрабатываются и успешно

Космическое электронное приборостроение

используются лабораторные отладочные комплексы (ЛОК), позволяющие провести упреждающую проверку бортового программного обеспечения на начальных стадиях его создания. В докладе представлено последнее поколение ЛОК для экспериментального исследования архитектуры ядра системы управления на базе процессора LEON-2 (SPARC V8) и сети SpaceWire. Разработанные принципы и методики являются основой проведения наземной экспериментальной отработки БКУ нового поколения.

Ключевые слова: система управления, верификация алгоритмов управления, отработка систем управления, методики испытаний, наземные испытания.

HARD-AND-SOFTWARE FACILITIES TO DESIGN DEVELOPMENT TESTS OF THE ONBOARD COMPUTER BASED ON LEON-2 PROCESSOR AND SPACEWIRE INTERFACES

E. N. Golubev

JSC "Academician M. F. Reshetnev "Information Satellite Systems" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russia, 52. E-mail: [email protected]

Tests of satellite On-Board Control Systems in ground conditions will require special hard-and-software facilities that verify mutual operation of onboard software and OCS equipment. Since 1980 JSC "ISS" has been developing and using the debugging test complexes successfully, the complexes allow checking the on-board software in advance and at early stages of such development.

The last generation of debugging test complexes in order to investigate kernel architecture of control systems, which are based on LEON-2 (SPARC V8) and SPACEWARE interfaces, are described. Philosophy and created techniques will be used as a basis to test OCS of new generation in ground conditions.

Keywords: control system, verification of control algorithms, tests of control systems, test techniques, on-ground tests.

Для отработки БКУ нового поколения требуется создание новых средств испытаний, учитывающих особенности БКУ, а именно:

- отработка процессоров нового типа PowerPC [1] и LEON (Sparc V8) [2] в составе БЦВМ требует создания новых аппаратно-программных средств, обеспечивающих исследование работы процессора и отладку программ;

- отработка и контроль магистрали обмена на основе мультиплексного канала SpaceWire [3] предполагает необходимость создания средств контроля магистрали SpaceWire, позволяющих также исследовать и отрабатывать разветвленные сети передачи данных [4].

Для реализации задач экспериментальной отработки и испытаний БКУ в 1980-х годах в НПО ПМ был создан стенд БКУ, содержащий необходимые аппаратно-программные средства испытаний БКУ. В состав средств экспериментальной отработки и испытаний БКУ входят:

1) средства имитации каналов связи с наземным комплексом управления;

2) средства имитации взаимодействий с бортовой аппаратурой (БА);

3) средства отладки программ;

4) средства управления аппаратурой БКУ;

5) автоматизированный испытательный комплекс (АИК);

6) база данных испытаний;

7) архив программ.

Ядром стенда БКУ является лабораторный отладочный комплекс, выполняющий в основном функции отладки программ совместно с бортовой ЭВМ, а также в усеченном виде поддержку остальных функций отработочных испытаний БКУ.

Состав ЛОК С-32М1 для отработки ядра системы управления на базе процессора LEON2 и сети SpaceWire показан на рисунке:

Средства отладки программ основываются на встроенных в процессор бортового компьютера системах отладки. Они представляют собой, как правило, ПЭВМ с дополнительными портами и устройствами сопряжения по технологическим каналам бортового процессора.

ЛОК представляет собой макет бортовой ЭВМ и два комплекса наземных аппаратно-программных средств отработки и испытаний с автоматизированным рабочим местом оператора (АРМ оператора) и автоматизированное рабочее место разработчика БПО (АРМ разработчика).

Макетный образец (МО БЦВК) полностью функционально аналогичен бортовой ЭВМ Sparc V8 с периферийными устройствами, имитирующими функции устройств ввода-вывода бортового цифрового вычислительного комплекса БЦВК С-32М1.

АРМ оператора и АРМ разработчика объединены в аппаратно-программный комплекс отладки программ (КОП). В состав КОП входят:

- аппаратный блок управления и коммутации (БУК) на базе ПЭВМ оператора, обеспечивающий включение и управление МО БЦВК, обмен сигналами ввода-вывода, взаимодействие по каналу отладки программ;

- ПЭВМ разработчика программ;

- комплекс средств отработки сети SpaceWire;

- испытательно-отладочные программные средства;

- вспомогательные средства для обеспечения питания, хранения и подготовки информации и др.

Решетневскуе чтения. 2013

КОП

ИБП

Ключ GRMON

Клавиатура _

Мышь —

Монитор 1—

БУК

Модуль источника питания

Модуль ввода-вывода

US В

Модуль компьютера

ПО «АРМ оператора»

АРМ оператора

+5 В SM

+5 В МВП

4 Г»

ОРТ

ТМ

нк

ИД

Сигнал нормальной работы ВМ

Управление режимами загрузки

Сигнал нормальной работы МВП

t Канал обмена с DSU ^

Блок согласовании

SpW

Узел Space Wire

spw

Sptv

Анализатор

липкое Space Wire

SpW SpW

SpW SpW

Принтер

Elbemet Siwtcft

АРМ разработчика

Клавиатура

Мышь

ПЭВМ

ПО sAPM разработчиках

Монитор

-220 В

мо ецек

Питание ВМ Кроссироека питания и

Питание МВП внешних

4 Гц сигналов

СРТ

ТМ

нк

ИД

НРВМ Упр Макет ВМ

UART

МК01

МК02

Space №ef SpaceWire2

HP МВП Макет МВП

SpaceWire 1 SpaceWire2

Укрупненная структурная схема ЛОК С-32М1

Отработка сетевой организации БКУ является новой задачей, которая ранее не решалась при разработке систем управления КА и требует проведения специальных исследований, а также создания специализированных аппаратно-программных средств и методик контроля и верификации разветвленной сети SpaceWire.

Принципы, средства и методики испытаний, проходящие апробацию на ЛОК БЦВК С-32М1, являются основой разработки стенда испытаний БКУ перспективных КА и могут быть использованы при отработке и верификации систем управления на основе разветвленных сетей обмена информацией.

References

1. Irom F., Farmanesh F. H. Single-Event Upset in Commercial Silicon-on-Insulator PowerPC Microprocessors // IEEE Trans. Nucl. Sci., 2002.

2. The SPARC Architecture Manual. Version 8 / SPARC International, Inc. 1992.

3. ECSS Standart ECSS-E-50-12C. SpaceWire, Links, Nodes, Routers and Networks / European Cooperation for Data Standardization, July, 2008.

4. Simpson M. DS-Links and C104 Routers - Networks, Routers and Transputers: Function, Performance and Applications / Ed. by: M. D. May, P. W. Thompson, P. H. Welch // INMOS, IOS Press, 1993.

© Голубев Е. Н., 2013