CC BY
23<Тешетневс^ие чтения. 2016
Пакет ошибок всегда приводит к ошибке проверки четности. Могут выполняться два режима ошибок: однотактный режим внесения ошибки в ответ на действия пользователя в интерфейсе пользователя или на интервале, базирующемся на режиме внесения ошибки, где устанавливается время интервала, и режим интервала разблокирован в интерфейсе пользователя.
В результате исследований проведена отработка взаимодействия двух ЭВМ (инструментальной через SpaceWire Brick и центральной ЭВМ через собственный порт) с настройкой маршрутизации через бортовой прибор ПСК8-24. Формирование пакетов производилось как в структуре протокола RMAP [3], поддерживаемого в контроллерах рассматриваемого бортового компьютера и в разрабатываемом бортовом ПО, так и без поддержки RMAP.
Проведена верификация бортовых схемно-конст-рукторских решений построения портов и контроллеров SpaceWire в условиях физической реализации линий связи и использования бортового программного обеспечения и устранены в прошивке ПЛИС критические моменты обработки данных, приводящие к единичным сбоям в работе аппаратуры и ПО.
В результате проведенных в АО «ИСС» экспериментальных работ проведена отработка фрагментов БКУ перспективных КА с сетевой архитектурой на основе цифровых каналов МКО и SpaceWire. Полученные результаты могут служить основой для внедрения технологии SpaceWire в разработку перспективных космических аппаратов.
Библиографические ссылки
1. MIL-STD-1553B, Department of Defense Interface Standard for Digital Time Division Command/ Response Multiplex Data Bus, Notice 1-4, January 1996.
2. ECSS Standart ECSS-E-50-12C. SpaceWire, Links, Nodes, Routers and Networks / European Cooperation for Data Standardization, July, 2008.
3. ECSS-E-ST-50-52C SpaceWire - Remote memory access protocol. European Cooperation for Space Standardization (ECSS), 2010. 109 с.
4. Шейнин Ю., Солохина Т., Петричкович Я. Технология SpaceWire для параллельных систем и бортовых распределенных комплексов // Электроника: НТБ. 2006. № 5. С. 64-75.
5. Голубев Е. Аппаратно-программный комплекс для отработки бортового компьютера с процессором LEON-2 и сетью SpaceWire // Решетневские чтения : сб. тезисов / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013.
References
1. MIL-STD-1553B, Department of Defense Interface Standard for Digital Time Division Command/Response Multiplex Data Bus, Notice 1-4, January 1996.
2. ECSS Standart ECSS-E-50-12C. SpaceWire, Links, Nodes, Routers and Networks / European Cooperation for Data Standardization, July, 2008.
3. ECSS-E-ST-50-52C SpaceWire - Remote memory access protocol. European Cooperation for Space Standardization (ECSS), 2010. 109 р.
4. Sheynin U., Solohina T., Petrichkovich Y. Tehnologia SpaceWire dlya parallelnyh sistem i bortovih raspredelennih kompleksov // Elektronika: MIB. 2006. № 5. Р. 64-75.
5. Golubev E. Apparatno-programmniy compleks dlya otrabotki bortovogo kompyutera s protsessorom LEON2 i setyu SpaceWire // Reshetnevskie chtenia. Sbornik tezisov / Sibirskiy gosudarstvenniy aerokosmicheskiy universitet im. akad. M. F. Reshetneva, 2013.
© Голубев Е. Н., Зайцев А. А., 2016
УДК 621.316.544.1
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА MSP430G2553 В РЕЖИМАХ НИЗКОГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ*
С. Л. Денисов, В. В. Речков, А. Т. Лелеков, А. В. Ушаков
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: sdens24@yandex.ru
Проведена оценка возможностей работы микроконтроллера MSP430G2553 в режимах низкого энергопотребления в различных способах.
Ключевые слова: микроконтроллер, режим низкого энергопотребления, ток, бетавольтаика.
'Работы проведены при поддержке ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2014-2020 годы», соглашение № 14.577.21.0117, уникальный идентификатор RFMEFI57714X0117.
"Космическое и специальное электронное приборостроение
MSP430G2553 MICROCONTROLLER LOW-POWER MODE TESTING
S. L. Denisov, V. V. Rechkov, A. T. Lelekov, A. V. Ushakov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: sdens24@yandex.ru
The evaluation of the capabilities of the MSP430G2553 microcontroller in low-power mode in various ways.
Keywords: microcontroller, low power mode, current, betavoltaic.
Тенденции к увеличению срока активного существования космических аппаратов (КА), повышающаяся сложность систем питания требуют создания автономных, долгоживущих (свыше 25 лет), компактных, высоконадежных источников питания, стойких к вредным воздействующим факторам космического пространства.
Ради обеспечения этих параметров разработчики систем электропитания и других систем КА готовы мириться с малой отдаваемой мощностью, тем более что современные технологии электронной промышленности позволяют создать целый класс микромощных (от 1 мкВт до 10 мВт) устройств.
Одним из перспективных вариантов в данном случае является преобразование радиоактивной энергии изотопов в электрическую на основе бетавольтаиче-ского эффекта. Источник представляет из себя кремниевый p-i-n диод, работающий в режиме генерации при облучении его активной поверхности бета-частицами, образующимися вследствие распада атомов изотопа никеля-63 [4; 5]. Преимуществами энергетических источников на основе радиоизотопов являются большой срок службы (свыше 10 лет в зависимости от изотопа), низкий вес, небольшой размер, широкий диапазон внешних условий работы и высокая надежность.
На основе него возможно создание гибридного источника тока или напряжения с элементами накопления заряда, работающего в непрерывном или пульсирующем режиме. Такие источники на борту КА могут выполнять функции резервных источников питания микросхем ОЗУ (непрерывный) и основных источников для узлов сенсорной бортовой сети (пульсирующий режим).
Был проведен анализ приборов, способных полноценно работать в микроваттном диапазоне. Наиболее широкими возможностями обладают микроконтроллеры (МК) семейства MSP430 фирмы Texas Instruments, оптимизированные для низкого энергопотребления [1; 2].
Для проведения исследования в режимах низкого энергопотребления был выбран микроконтроллер MSP430G2553, входящий в состав отладочной платы MSP-EXP430G2.
Цель экспериментов заключалась в следующем:
- проверка данных по токопотреблению, приведенных в документации;
- оценка затрат энергии, требуемых для перехода контроллера между режимами.
Измерения проводились на высокоточном измерительном стенде, позволяющем задать токовый режим работы нагрузки (микроконтроллера), точность задания и измерения тока - доли наноампер (см. таблицу).
Программа должна на короткое время установить и сбросить один из выводов порта. Исследовались следующие способы работы МК, отличающиеся функционалом МК [1; 3]:
DCOMCLK: МК во время обработки прерывания, позволяющее МК после режима LPM выполнить поставленные задачи, работает в полном активном режиме, т. е. со всей включенной периферией и часами, в результате ток получается в среднем 184,4 мкА. По данным [2] это значение составляет 220 мкА.
VLOMCLK В данном способе подключается низкочастотный генератор тактов VLO, главные часы MCLK тактируются от него. Благодаря этому ток в активном режиме по сравнению с током в способе DCO уменьшается в среднем до 47,5 мкА.
VLOMCLK_disDCO. Данный способ отличается от VLOMCLK тем, что во время прерывания предварительно отключаются цифровые часы DCO, которые не отключались в исходном способе. В результате ток в активном режиме падает до 2,16 мкА.
CCM (Capture/ compare mode) - режим «захват/ сравнение». Это наименее энергозатратный способ из автономных способов. Работает он за счет функционала таймера, а именно: возможности таймера управлять портами (регистр P1SEL). Он работает при включении режима «захват/ сравнение» при инициализации.
На рис. 1. показан код данного способа, а на рис. 2 видны маленькие переходы в размерах десятков нано-ампер в активный режим. В результате ток в активном режиме почти не отличается от тока в LPM3.
Режим LPM3 (Low Power Mode 3) - режим пониженного энергопотребления. Этот режим включается по коду управления.
На рис. 2. показана величина тока в способе CMM после инициализации. В среднем сила тока составляет в данном способе 0,81 мкА.
Режим LPM4 - режим, позволяющий добиться наименьшего энергопотребления.
В данном режиме сила тока составляет 0,131 мкА, что приблизительно соответствует завяленным характеристикам в [2] (0,1мкА).
Решетневс^ие чтения. 2016
\ . #include ímsp430.h> // Подключение библиотеки '-".К lint main (void) {
VJDTCTL = UDTP'l'J + WDTHOLD; ::таноЕ<га Сторожевого таймера ECSCTL3 |= LFXT1S_2; il Подключение генератора низкочастотных тактов (VLO) 5 P1DIR |= BIT6; // Направление порта 1.6 на выход
S P1SEL |= BIT6j il Установка управления портом 1.6 таймером
CCR0 = 3&&&-1j И Значение счетчика для "сбросить"
8 CCTL1 = OUTMOD_7j П Режим 7 (сбросить/установить)
9 CCR1 = 150&-1; ¡i Значение счетчика для "установить"
10 TACTL = TASSEL 1 + MC_lj И Установка ACLK-l-прямой счет
11 _bis_SR_register( LPM3_bits ) ; Н Вход в _Р";3
12 }
Рис. 1. Код для режима «захват/ сравнение»
Рис. 2. Ток потребления МК в режиме LPM3 Токопотребление МК в различных режимах
Режим работы Ток в режиме низкого энергопотребления, мкА Ток в активном режиме, мкА
DCOMCLK 0,858 184.445
VLOMCLK 0,877 47,512
VLOMCLK disDCO 0,816 2,16
CCM 0,832 0,645
References
1. User's Guide MSP 430x2xx Family / Texas Instruments, July 2013.
2. MSP430G2x53, MSP430G2x13 datasheet / Texas Instruments, May 2013.
3. Power Management Solutions for Ultra-Low-Power 16-Bit MSP430TM MCUs / Texas Instruments, 2012.
4. Zelenkov P. V., Sidorov V. G., Lelekov E. T., Khoroshko A. Y., Bogdanov S. V., Lelekov A. T. Modeling of microporous silicon betaelectric converter with 63Ni plating in GEANT4 toolkit. IOP Conference
Series: Materials Science and Engineering. Vol. 122, Iss. 1, article id. 012036 (2016). DOI: 10.1088/1757-899X/122/1/012036.
5. Kovalev I. V., Sidorov V. G., Zelenkov P. V., Khoroshko A. Y., Lelekov A. T. Electron-hole pairs generation rate estimation irradiated by isotope Nickel-63 in silicon using GEANT4. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 94, Iss. 1, article id. 012024 (2015). D0I:10.1088/1757-899X/94/1/012024.
© Денисов С. Л., Речков В. В., Лелеков А. Т., Ушаков А. В. 2016
