अंतरिक्ष यान एवियोनिक्स में निरर्थक I2C का उपयोग

Question

मैंने हाल ही में जेपीएल x2000 एवियोनिक्स डेवलपमेंट प्रोजेक्ट के बारे में यह रिपोर्ट पढ़ी , जिसमें लागत और बिजली में कटौती करने के लिए वाणिज्यिक सिलिकॉन का उपयोग करके अधिक मॉड्यूलर एवियोनिक्स मंच विकसित किया गया था। उन्होंने अंतरिक्ष यान में सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को जोड़ने वाले दो निरर्थक प्रोटोकॉल की वास्तुकला का विकल्प चुना। एक उच्च गति 1394 बस का उपयोग बड़े डेटा के लिए किया जाता है, जबकि एक I2C बस (100khz पर) को कम बैंडविड्थ नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है। इसे मल्टी-मास्टर बस के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है, जहां प्रत्येक नोड हर दूसरे के साथ संवाद कर सकता है।

मैंने एकल सेंसरों से अधिक के लिए I2C का उपयोग नहीं किया है, लेकिन मैं जो समझता हूं उसमें गंभीर दूरी सीमाएं हैं। मैं एक अंतरिक्ष यान के भीतर, महत्वपूर्ण लंबाई के वायरिंग हार्नेस हो सकता है।

दो निरर्थक I2C busses होने के अलावा, प्रत्येक डिवाइस में एक कस्टम ASIC होता है जो बस और मुख्य चिप के बीच अलगाव को यहां और यहां चित्रित किया गया है । क्या यह चिप शायद किसी तरह की कंडीशनिंग प्रदान कर रही है?

क्या कोई समझा सकता है कि एक बड़े वाहन के भीतर संचार के लिए एक पीसीबी के भीतर संचार के लिए डिज़ाइन किए गए प्रोटोकॉल का उपयोग करने के लिए उन्होंने क्यों चुना होगा?

मुझे पता है कि शायद एक भी निश्चित उत्तर नहीं है, लेकिन इस तरह की पसंद में किन कारकों के बारे में सुनने में दिलचस्पी है।

Comments

आपकी तरह, मैं इस पसंद से हैरान हूं। मैं अपने आप को लंबे समय तक I2C बसों के साथ कठिन समय दे चुका हूं: एक ऊंचे I2C बस के संस्मरण ।

— निक एलेक्सीव

यह कैपेसिटिव लोडिंग और क्लॉक स्पीड के बारे में है। I2C की सीमा का विस्तार करने के कई तरीके हैं, यहां एक ऐप नोट है जो आपकी मदद कर सकता है: maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/6208 नासा के प्रयासों ने घड़ी की गति को 100% हर्ट्ज तक कम कर दिया, और मैं 10kHz के रूप में कम के रूप में सफल लंबी तार कार्यान्वयन देखा है। कम घड़ी आवृत्ति के साथ सबसे बड़ी समस्या यह है कि यदि आवश्यक हो तो SMBUS संगतता बनाए रखी जाती है। यह भी मदद कर सकता है: nxp.com/docs/en/application-note/AN10658.pdf

— जैक क्रीज

@ मेरे अनुभव में, I2C बस के लिए महत्वपूर्ण लंबाई शुरू होती है, कहते हैं, 1 मीटर। यह वह जगह है जहां बस समाई और हस्तक्षेप पिकअप एक समस्या बन सकती है। क्षमता और हस्तक्षेप को बफ़र्स और परिरक्षण के साथ कम किया जा सकता है, ज़ाहिर है। जब तक व्यक्ति कई मितली पर विचार करना शुरू करता है, तब तक व्यक्ति यह भी सोचने लगता है कि "I2C को उसके इच्छित उपयोग से आगे क्यों बढ़ाया जा रहा है? हम अपनी तरह की सीमा के लिए संचार बस का उपयोग क्यों नहीं कर रहे हैं?"

— निक एलेक्सीव

Electronics.stackexchange.com/questions/106265/… "100 kHz पर, एक अच्छी त्रुटि रिकवरी प्रोटोकॉल के साथ, 25 मीटर तक आसानी से बुनियादी तारों का उपयोग करके पहुंचा जा सकता है। हम CAT5 केबल के साथ एक बार 100 मीटर तक पहुंचने में सक्षम थे"

— ब्रूस एबट

मैंने एयरोस्पेस हार्डवेयर (ज्यादातर पीसीबी लेआउट) पर काम किया है, मुझे आश्चर्य है कि I2C को RS-485 से ऊपर चुना गया, जिसमें बेहतर शोर अस्वीकृति और लंबे समय तक वायर-रन समर्थन दोनों हैं। मुझे लगता है कि मल्टी-मास्टर पहलू एक अधिक महत्वपूर्ण विचार था। 485 आपको अधिक सहायक घटकों की आवश्यकता है जो आपको पसंद करते हैं। I2C एक शाही PITA है, हालांकि, आप मुझे कॉफी बनाने के लिए I2C का उपयोग करने वाले एक अंतरिक्ष रॉकेट पर नहीं

— पकड़ेंगे

Answer 1

हां, I2C के साथ एक लंबाई सीमा है, लेकिन मुझे लगता है कि वे इसके लिए क्या इरादा कर सकते हैं, एक ही उप-प्रणाली के भीतर स्थित एक ही बोर्ड या बोर्डों पर अन्य आईसी के साथ संचार करने के बजाय अंतरिक्ष यान और अन्य अंतरिक्ष यान के आसपास तैनात सेंसर के साथ संचार करने के बारे में सोचने के लिए है। संबंधित सिस्टम। अधिकांश ICs आज I2C को शामिल करेंगे जबकि डेटा दरों और दूरी को सीमा के रूप में देखा जा सकता है, अन्य ICs के साथ ऑनबोर्ड संचार के लिए यह डेटा स्थानांतरण और नियंत्रण का एक अत्यंत विश्वसनीय तरीका प्राप्त करता है। आईसीएस जैसे पावर मैनेजमेंट फंक्शंस (पीएमआईसी), ऑनबोर्ड तापमान सेंसर, एमईएमएस-आधारित एक्सीलेरोमीटर और जाइरोस, कुछ ही नाम के लिए, I2C एक व्यवहार्य दावेदार है।

Comments

मेरे पास पहले समान विचार थे, लेकिन फिर मैंने p.5 पर ब्लॉक आरेख पर अधिक बारीकी से देखा। I2C बसों में से एक [यहां और भी है कि ब्लॉक आरेख पर एक से] 1394 बस, के साथ समानांतर में चल रहा है

— निक एलेक्सीव

उनके पास अतिरेक है @NickAlexeev

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75

Answer 2

• यह एक पीसीबी एंडपॉइंट के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया था , बल्कि 400pF लिंक मैक्स पर कई मल्टीड्रॉप पॉइंट थे। संभवतः स्विच का उपयोग कर बफ़र्स या रिपीटर्स के बिना 15 मी तक हो सकता है।
• I2C कम दूरी के कम संचार सेंसर (कुछ मीटर) और लंबी दूरी के संचार के लिए IEEE 1394 हाई स्पीड लिंक के लिए होगा

रिपोर्ट से वृद्धि **

• दोनों बसें मल्टी-मास्टर हैं और इसलिए सममित स्केलेबल और वितरित आर्किटेक्चर का समर्थन करती हैं।

• I2C बस में प्रोटोकॉल की एक परत जोड़ी जाती है। इस प्रोटोकॉल में पता के बाद एक बाइट की गिनती और डेटा के बाद दो CRC बाइट शामिल हैं। X2000 डिज़ाइन महत्वपूर्ण कार्यों को नियंत्रित करने के लिए विशिष्ट हार्डवेयर संदेश आदेशों का उपयोग करता है। इन संदेशों के लिए, सुरक्षा की एक और परत प्रदान करने के लिए इसके पूरक द्वारा आदेश भेजा जाता है।

• बस बिजली की विफलता जैसी भयावह विफलता परिस्थितियों में, COTS बस सेट दोनों विफल हो सकते हैं जैसे कि नोड्स के बीच सभी संचार खो जाते हैं। संचार को फिर से स्थापित करने के लिए, प्रत्येक नोड एक वितरित पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया को निष्पादित कर सकता है जिसमें लिंक सक्षम / अक्षम गतिविधियों का एक अनुक्रम शामिल है।

• चूंकि विनाशकारी विफलता का कारण एवियोनिक्स सिस्टम के भीतर नहीं हो सकता है, इसलिए कोई गारंटी नहीं है कि वितरित पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया सफल होगी। इसलिए, यह दृष्टिकोण अंतरिक्ष यान को बचाने के लिए केवल आखिरी सहारा है।

राय

• अंतिम बिंदु का मतलब बस चालक और केबल है। मुझे आश्चर्य नहीं है कि लेखक ने "सिग्नल इंटीग्रिटी" से संबंधित किसी भी विषय का उल्लेख नहीं किया है, जैसे कि अंतरिक्ष और सिस्टम ने केबलों या बीईआर बनाम इम्युनिटी स्तरों की ईएमआई रेत पसंद की।
• मुझे लगता है कि संकेत अखंडता और त्रुटि दर के बारे में जानकारी के इस दमन के कारण रिपोर्ट त्रुटिपूर्ण है
• सभी रिपोर्ट चर्चा करती है कि OSI 7 परतों की भौतिक परत 1 के ऊपर डिजिटल परतें हैं
• हालांकि इसका मतलब यह नहीं है कि उनके पास विशेषज्ञ या एनालॉग डेटा नहीं था, यह सिर्फ वहां रिपोर्ट नहीं किया गया था।
• उन्होंने लागत के आधार पर I2C को चुना, RAD कठोर COTS की उपलब्धता और कम शक्ति, इसलिए यदि उन्होंने सिग्नल अखंडता के मुद्दों को अच्छी तरह से प्रबंधित किया, तो उन्हें मजबूत दोष का पता लगाने / सुधार / वसूली निरर्थक डिजाइन पर इतना भरोसा नहीं करना होगा।
• बेमेल समाप्ति के तरीके हैं जो खुले कलेक्टर ड्राइवरों को सिग्नल मार्जिन बढ़ाने के लिए उपयोग कर सकते हैं जैसे कि निष्क्रिय आर पुल-अप के बजाय वर्तमान स्रोत पुल-अप।

उपाख्यानात्मक

यह एक ऐसा क्षेत्र है जिसका मैंने मध्य 80 के दशक में Burroughs को समर्थन दिया था, EMC परीक्षण विधियों के लिए अपने कॉर्पोरेट डिज़ाइन मानकों को अद्यतन करने और प्रतिरक्षा के स्वीकृति स्तरों के लिए विशिष्टताओं के लिए शोर, विकिरणित ESD, विकिरणित फट RF, 100kHz चुंबकीय क्षेत्रों के लिए स्वेप्ट आरएफ के लिए समतल विमान तरंगें एक्स गीगाहर्ट्ज 1kW रैक के साथ चुंबकीय कॉइल का उपयोग करते हुए बहुत उच्च क्षेत्र की तीव्रता वाले क्षेत्रों को विकिरणित किया गया और 10 ^ 10 बिट में 0 बिट त्रुटियों को सत्यापित करने के लिए ई-फील्ड फ्लैट प्रतिक्रिया के लिए ऑप्टो फीडबैक के साथ एम्पलीफायर और डोडेकहेडल फ्लैट एंटीना लगाया गया।

NXP I2C नामक इस दो तार मानक की विशेषताओं को परिभाषित करता है;

• बहुत कम वर्तमान खपत
• उच्च शोर उन्मुक्ति।
• व्यापक आपूर्ति वोल्टेज रेंज।
• वाइड ऑपरेटिंग तापमान रेंज।

हालाँकि यह केबल कैपेसिटेंस द्वारा सीमित है और इस प्रकार केबल की पसंद और लंबाई, पास के क्षणिक उच्च धाराओं या उच्च स्लीव रेट वोल्टेज, ड्राइवर सक्रिय 50 ओम CMOS बफर प्रकार या वर्तमान स्रोत समाप्ति और कई भिन्नताएं टाइप करते हैं।

NXP युक्ति कहती है कि 100pHz लोड के लिए 100kHz के लिए कोई समस्या नहीं है जो आम तौर पर जोड़ी के प्रतिबाधा के आधार पर 20pF / ft हो सकता है और फिर 100Kbps के लिए 100pF से 400pF अधिकतम करने के लिए फ़ुटनोट्स को संभालता है।

यदि यह मैं होता तो मैं उच्चतम प्रतिबाधा युक्त युग्म (240 ~ 300 +) का चयन करता, फिर लैचअप सुरक्षा के साथ निरंतर वर्तमान सिंक का उपयोग करता।

किसी भी स्थिति में एक अनुभव ट्रांसमिशन लाइन डिज़ाइन इंजीनियर को इन शॉर्ट हेल लिंक के लिए सिग्नल अखंडता को डिजाइन / स्ट्रेस टेस्ट और सत्यापित करना होगा।

परिशिष्ट

स्टैनफोर्ड इंजीनियरिंग के छात्रों ने अंतरिक्ष संचार के लिए संवर्द्धन विकसित किया जिसमें बस पर मल्टीप्लेस्ड रिकवरी विकल्पों के लिए पावर री-साइक्लिंग और बिट बैंगिंग पोर्ट के लिए वॉच डॉग टाइमर शामिल थे।

राय

मैं व्याख्या करता हूं कि मुख्य मुद्दे बिट त्रुटि दर पर "सिग्नल अखंडता" नहीं थे, लेकिन गामा विकिरण आवेगों के कारण कठिन विफलताएं जो इन उच्च ऊर्जा के उच्च वी / उम क्षेत्र तीव्रता के कारण बड़े लिथोग्राफिक सीएमओएस उपकरणों में कुंडी-अप को प्रेरित कर सकती हैं। दालों। मेरे अनुभव से उनकी पुनर्प्राप्ति विधियाँ मेरे अनुभवों से 25kV ESD के साथ प्रोजेक्ट IDA में एमटीएस टेस्ट होम में 80 के दशक की शुरुआत में सही ढंग से लागू की गईं

उपाख्यानात्मक

प्रोजेक्ट आईडीए एक विन्निपेग इंटरडिसकॉम इंक। आर एंड डी उद्यम था, जिसमें मैंने एक कस्टम आईएसडीएन-ब्रॉडबैंड वैन के लिए पेटीवी, ग्राफिक्स वेदर डेटा, ओपिनियन पोलिंग, डिजिटल टेलीफोनी, प्राथमिकी / सेंधमारी अलार्म, मीटर रीडिंग, हाई स्पीड सीरियल डेटा और 2 के लिए वायर्ड कीबोर्ड के साथ भाग लिया। एक सूखी सर्दियों में हमारे सेट टॉप बॉक्स के लिए वैक्यूम ट्यूब टीवी स्थिर और उंगलियों से ईएसडी के इंच आर्क्स !! यह 1 बड़े पैमाने पर SCADA DS1 (1.544 एमबीपीएस) था, जिसने दुनिया के आरएफ से 100 घरों में सफलतापूर्वक परीक्षण और वितरण किया। मैं सिस्टम परीक्षण, और विभिन्न बीईआर परीक्षण लैस और समग्र 2 तरह नेटवर्क स्थिति] की निगरानी और डिजाइन और विनिर्माण के लिए जिम्मेदार था। हमारी टीम ने इसे काम किया। इन सभी 100 घरों में टीडीएम डीएस 1 ट्री / बस टोपोलॉजी के लिए 1 समाक्षीय केबल और 2 आरएफ साझा किए गए।

अंततः इसे एक कंपनी को बेच दिया गया, जिसके पास फिलाडेल्फिया में साइंटिफिक अटलांटा, इन्टेलिविज़न और कुछ अन्य लोग थे।

Comments

मुझे लगता है कि ओपिनियन में आपका 5 वां आइटम वास्तविक कारण है, जिसके लिए नासा ने I2C का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया था। यह विकल्प हम में से बाकी लोगों के बीच संदेह पैदा करता है, क्योंकि हम नहीं जानते हैं कि किस प्रकार के COTS के साथ संचार बसें उपलब्ध हैं या नहीं।

— निक एलेक्सीव

@NickAlexeev ने बहुत सारे एविओनिक्स मदरबोर्ड के साथ हनीवेल की आपूर्ति की है, वे एक प्रमुख आपूर्तिकर्ता हैं लेकिन लेखक को यह बताने का औचित्य नहीं है कि बहुत सारे COTS RAD मौजूद हैं लेकिन अधिकांश चीजों के फैसलों की लागत पर्याप्त विश्वसनीयता के साथ समाप्त होती है

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75