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OMEGA / MARS EXPRESS



OMEGA/MARS EXPRESS
Définition, conception et test des interfaces numériques



Le spectro-imageur OMEGA développé pour Mars’96 fait partie de la charge utile de la mission MARS EXPRESS lancée en juin 2003. Une partie de l’électronique de l’instrument a du être complètement modifiée suite aux contraintes de masse et d’encombrement plus sévères pour MARS EXPRESS. De plus les interfaces avec le satellite sont incompatibles avec celui de MARS’96. Nous avons ainsi conçu un nouveau module électronique principal sur la base des développements réalisés pour ROSETTA sur un composant intégré en 3D, le CDPU à base d’un DSP 21020 d’Analog Device. Le système central de contrôle de l’instrument est assuré par le CDPU implanté sur la carte MEC (Main Electronics Control) qui dispose de nombreux périphériques de communication avec la caméra et avec le satellite. La plupart de ces circuits d’interface sont spécifiques à l’expérience, ils ont été développés à l’IAS avec le langage de modélisation VHDL  et implémentés dans des circuits programmables FPGA Actel RT14100 pour des raisons de tenue en radiation. Les périphériques prennent en charge la transmission des commandes, l’acquisition des données caméra et la télémétrie vers le satellite. La transmission des données scientifiques vers le satellite est réalisée par le circuit d’interface IEEE 1355 qui est le seul périphérique disponible sur catalogue. Le système MEC/CDPU fonctionne sur interruptions gérées par un contrôleur qui signale au processeur les fins de transferts et enregistre les sources d’interruptions. Toute transmission de paquets s’effectue via des buffers doubles ports dont le contrôle (protocole de transmission, interface des mémoires … ) est pris en charge par les périphériques. Le processeur embarqué contrôle l’enchaînement des tâches, gère les priorités sur les interruptions et comprime les données scientifiques par un algorithme d’ondelettes.

 

Les principales fonctions du contrôleur d’interface ME/satellite sont :

 

Ø      la réception, le stockage en mémoire et la distribution des télécommandes numériques

Ø      la génération et le transfert des données de télémétrie lente par transmission série à 131 Kbit/s

Ø      la génération et le transfert des données scientifiques vers la mémoire de masse par un lien IEEE 1355 à 5 Mbit/s

Ø      la réception et la gestion du temps de bord

 

Les principales fonctions du contrôleur d’interface ME/Caméra sont :

 

Ø      le contrôle de la caméra par une ligne série asynchrone à 52 Kbit/s full-duplex (commandes et housekeeping)

Ø      la réception des données caméra par trois lignes à haut débit, l’un pour le canal visible (1.33 Mbit/s), les deux autres pour les canaux infrarouges (1 Mbit/s)

Ø      la sélection de la configuration nominale ou redondante du SEA (Swir Electronics Assembly)

 

 

 

 

 

Schéma bloc de la carte MEC et photographie de la carte redondante (EM)



Le système OMEM (Omega Main Electronics) comprend une carte MEP et deux cartes MEC. MEP est l’unité d’alimentation en puissance des cartes MEC (5V) et de la caméra (28 V). La carte MEP a également fait l’objet d’un nouveau développement depuis Mars’96. Les cartes MEC sont en redondance froide. Par précaution supplémentaire, chaque canal est redondé sur chacune d’entre elles. Par contre, les connexions ME/satellite ne sont pas dupliquées sur la carte MEC redondante, ce qui oblige à utiliser les circuits d’interface de la carte MEC nominale pour les deux cartes et à transférer les signaux satellite par un bus fond de panier entre la carte MEC nominale et la carte MEC redondante. Cette méthode impose une bonne analyse des problèmes de compatibilité électromagnétique, en particulier pour le lien rapide 1355.

 

 

Test des interfaces numériques d’OMEGA

 

 

La carte MEC a fait l’objet de prototypes préliminaires sur lesquelles les fonctions ont été séparées entre interfaces caméra (carte CAMBOARD) et interfaces satellite (carte SATBOARD). Ces deux cartes ont permis de valider la conception grâce à des  programmes de test qui ont été réutilisés à la réception des cartes MEC pour de nombreux tests fonctionnels :

 

Ø      test des mémoires

Ø      acquisition de données émulées

Ø      test de l’uart par rebouclage

Ø      pulses de sélection

Ø      acquisition des données caméra et HK/positions miroir

Ø      réception des télécommandes

Ø      envoi de paquets de test sur le canal de télémétrie lente

Ø      test du lien 1355 par rebouclage

Ø      envoi de paquets 1355 à l’EGSE (Electrical Ground Support Equipment)

 

Les programmes sont écrits en langage C et chargés dans la mémoire du CDPU avec l’émulateur de l’ADSP 21020 via une sonde JTAG.

 


 

 

 

 

Carte prototype Interface ME/caméra (CAMBOARD)

 

 

 

 

Carte prototype Interface ME/satellite (SATBOARD)