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Aspectos de Confiabilidade na Seminário de Andamento - SA
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul PPGCC - Faculdade de Informática Aspectos de Confiabilidade na Implementação da Unidade de Telecomando e Telemetria para Plataformas Orbitais Luciano Rigelo Azevedo Orientador: Prof. Eduardo Augusto Bezerra Seminário de Andamento - SA Porto Alegre, 21 de Agosto de 2009
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Sumário Introdução e Estado da Arte O Projeto UTMC
Trabalho Proposto e Resultados Obtidos Andamento das Atividades Considerações Finais
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Introdução A importância dos Veículos Espaciais
Sistemas distintos: Plataforma Orbital e Carga Útil Tecnologias para aplicações espaciais, FPGA SRAM, Antifuse e ASIC Função da UTMC na Plataforma Orbital Padrão CCSDS/ESA na UTMC Tipos de TC e TM Aplicação de ordem crítica na missão Confiabilidade na Plataforma Orbital
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Introdução Proteção contra SEUs é imperativo na UTMC
Avanço tecnológico deixou sistemas altamente suscetíveis a radiação oriundas do espaço Ambiente extremamente hostíl: variações na temperatura, variações na tensão de alimentação e EMI Tolerância a falhas também é um fator importante para equipamentos a nível terrestre
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Motivação Grande demanda pelos serviços fornecidos nas plataformas orbitais: Exploração espacial Comunicação Aplicações Científicas Militar Meteorologia Aplicações espaciais são exóticas e apresentam muitos desafios a respeito de sua confiabilidade Utilizar FPGA no módulo UTMC é uma solução atrativa Agregar confiabilidade em todo o módulo UTMC é essencial para o sucesso da missão
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Objetivos Aplicar técnicas de confiabilidade no módulo da UTMC
Analisar aspectos de confiabilidade existentes no projeto atual da UTMC Determinar qual é a técnica de tolerância a falhas a ser empregada nos dispositivos FPGA antifuse Fazer uma análise numérica do índice de confiabilidade atual e comparar o novo índice obtido Avaliar os ganhos obtidos com a aplicação das técnicas Validar o trabalho com o módulo real da UTMC
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Tolerância a Falhas e Confiabilidade
Tecnologia tolerante a radiação Objetivo das técnicas: eliminar ponto único de falha Inserir redundância é base de tudo Hardware – TMR, módulos redundantes, EDAC RAM Software – Programação diversitária Informação – BCH, RS, Convolucional, Paridade Tempo – Repetição da operação, re-envio de mensagem Mascarar falhas transientes e permanentes Custo da técnica deve ser observado
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Sumário Introdução e Estado da Arte O Projeto UTMC
Trabalho Proposto e Resultados Obtidos Andamento das Atividades Considerações Finais
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Análise do Módulo da UTMC
Implementa o protocolo de comunicação de acordo com as recomendações CCSDS/ESA A plataforma orbital possui dois módulos da UTMC
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Análise do Módulo da UTMC
Implementação das camadas do padrão CCSDS/ESA
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Técnicas de Confiabilidade Existentes na UTMC
Códigos corretores de erro BCH RS Códigos detectores de erro Convolucional CRC Redundância dos módulos da UTMC Redundância dos canais de transmissão Fonte de alimentação duplicada
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Técnicas de Confiabilidade Existentes na UTMC
Redundância na UTMC
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Problemas na Implementação VHDL
Metaestabilidade
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Problemas na Implementação VHDL
Solução: Circuito sincronizador
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Problemas na Implementação VHDL
Sincronismo de reset. Problema: Ruído pode acionar o reset
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Problemas na Implementação VHDL
Inferência automática de memória realizada pelo Synplify Depuração do código VHDL e depuração do código do LabView simultaneamente
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Sumário Introdução e Estado da Arte O Projeto UTMC
Trabalho Proposto e Resultados Obtidos Andamento das Atividades Considerações Finais
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Proposta de Trabalho Aplicação da técnica de TMR
É limitada pelos recursos da FPGA Possui ponto único de falha
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Proposta de Trabalho Aplicação da TMR reduzida
CED – Concurrent Error Detection
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Proposta de Trabalho Utilização de EDAC RAM da Actel, família RTAX-S/SL Implementa a técnica de Scrubbing na memória da FPGA
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Resultados Obtidos Metaestabilidade resolvida Sincronismo de reset
Margem de erro inicial de 40% Solução eliminou a margem de erro Sincronismo de reset Margem de erro de 50% Principais ainda não obtidos
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Resultados Obtidos Área ocupada da FPGA (Sem codificação)
Core Cells : of (35%) Block Rams : 18 of 60 (30%) Área ocupada da FPGA (RS+Convolucional) Core Cells : of (56%)
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Sumário Introdução e Estado da Arte O Projeto UTMC
Trabalho Proposto e Resultados Obtidos Andamento das Atividades Considerações Finais
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Atividades
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Atividades Atividades Extras: Concluir o fluxo de TC/TM
Comunicação serial sincrona rs422 Solucionar problemas de instabilidade na FPGA Solucionar problemas de reset Validar o fluxo de TC/TM no hardware
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Sumário Introdução e Estado da Arte O Projeto UTMC
Trabalho Proposto e Resultados Obtidos Andamento das Atividades Considerações Finais
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Considerações Finais Falhas são por natureza assíncronas
Encontrar uma solução 100% efetiva é impossível Análise minuciosa dos pontos únicos de falha Determinar custo em termos de área, consumo e complexidade Verificar se a aplicação da técnica não apresenta novos pontos únicos de falhas Análise numérica é fundamental
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Considerações Finais Procedimento de teste Plano de teste
Documentação também é um item de confiabilidade dentro do projeto da UTMC
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Aspectos de Confiabilidade na Seminário de Andamento - SA
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul PPGCC - Faculdade de Informática Aspectos de Confiabilidade na Implementação da Unidade de Telecomando e Telemetria para Plataformas Orbitais Luciano Rigelo Azevedo Orientador: Prof. Eduardo Augusto Bezerra Seminário de Andamento - SA
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