Модельная отработка основных проектных решений по созданию БКУ-СнК для СМКА.

Цель: разработка новых научно-технических решений в области создания перспективной электронной компонентной базы для современной аппаратуры космического приборостроения; проектирование, изготовление и проведение функциональных испытаний экспериментального образца бортового комплекса управления, реализованного на базе технологии «система на кристалле», для СМКА. Разработана компьютерная HDL-модель БКУ-СнК, включающая полный состав его сложно-функциональных блоков, определяющих архитектуру и функционал БКУ-СнК. Модель включает как открытые заимствованные сложно-функциональные блоки, так и блоки собственной разработки, адаптированные для включения в проект БКУ-СнК: маршрутизатор сети SpaceWire, контроллер RMAP-протокола, загрузчик системного программного обеспечения, часы реального времени. Разработанная компьютерная модель имеет практически полное соответствие экспериментальному образцу БКУ-СнК. Разработано тестовое программное обеспечение для компьютерной HDL-модели БКУ-СнК, предоставляющее возможность верификации функций его сложно-функциональных блоков, функций сбоеустойчивости процессорного ядра, внешней памяти и кодеков сети SpaceWire, функций взаимодействия БКУ-СнК по сети SpaceWire с моделями других устройств СМКА. Количество разработанных тестов достаточно для оценки основного функционала БКУ-СнК. Разработана программная документации для тестирования БКУ-СнК, состоящая из текста программы, описания программы, описания применения и руководства системного программиста. Проведено тестирование компьютерной модели HDL-проекта БКУ-СнК, в процессе которого выполнено более 100 программных тестов, подтвердивших работоспособность функционала модели. Данные тесты без изменения готовы к использованию для экспериментальных исследований экспериментального образца БКУ-СнК. Разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец БКУ-СнК в составе пояснительной записки, структурной схемы, электрической принципиальной схемы, схемы электрической монтажной, чертежа общего вида и перечня элементов экспериментального образца БКУ-СнК. В соответствии с конструкторской документацией БКУ-СнК включает: процессорный модуль, состоящий из СнК, внешних ОЗУ и ПЗУ; маршрутизирующий коммутатор сети SpaceWire; датчики температуры и энергопотребления; внешние интерфейсы для измерительных датчиков систем ориентации, электропитания и полезной нагрузки. Технические решения, закрепленные конструкторской документацией, соответствуют требованиям ТЗ, а ее объем достаточен для изготовления экспериментального образца БКУ-СнК. Разработан метод инъекций аппаратных ошибок во внутреннюю память процессора LEON3 для отработки сбоеустойчивости процессора к одиночным сбоям. Метод позволяет проводить в режиме реального времени длительные без непосредственного участия внешнего управляющего компьютера автономные эксперименты с минимальными задержками занесения сбоев. Осуществлена реализация метода для проекта БКУ-СнК; разработана программная документация на программу инъекций сбоев, состоящая из текста программы, описания программы, описания применения и руководства системного программиста. Проведены экспериментальные исследования, которые подтвердили: реализуемость разработанного метода, широкое разнообразие видов экспериментов по инъекции сбоев; малые задержки инъектирования, определяемые лишь временными циклами работы процессора; низкие затраты ресурсов ПЛИС типа FPGA, требуемые для реализации метода. Выполнен реинжиниринг сложно-функционального блока кодека SpaceWireLight, разработана и верифицирована его отказоустойчивая версия. Отказоустойчивость заключается в защите входных и выходных FIFO буферов кодека контрольной суммой. Отказоустойчивый блок SpaceWireLight, избыточность которого относительно базового была увеличена менее чем 3%, включен в проект БКУ-СнК. Функционал отказоустойчивости SpaceWireLight соответствует требованиям к надежности информационного обмена в SpaceWire-сети СМКА.