Недавно я читал этот отчет о проекте по разработке авионики JPL x2000, который разработал более модульную платформу авионики, использующую коммерческий кремний, чтобы сократить расходы и электроэнергию. Они выбрали архитектуру двух избыточных протоколов, связывающих всю электронику в космическом корабле. Высокоскоростная шина 1394 используется для больших данных, а шина I2C (100 кГц) используется для управления с низкой пропускной способностью. Это настроено как мультимастерная шина, где каждый узел может связываться друг с другом.
Я не использовал I2C для более чем одного датчика, но насколько я понимаю, существуют серьезные ограничения по расстоянию. В космическом корабле могут быть жгуты проводов значительной длины.
В дополнение к наличию двух резервированных шин I2C каждое устройство имеет собственную ASIC, которая обеспечивает изоляцию между шиной и главным чипом, изображенным здесь 
и здесь 
. Может быть, этот чип также обеспечивает какую-то функцию кондиционирования?
Может ли кто-нибудь объяснить, почему они решили использовать протокол, предназначенный для связи в пределах одной печатной платы, для связи в большом транспортном средстве?
Я знаю, что, вероятно, нет однозначного ответа, но мне было бы интересно узнать, какие факторы влияют на такой выбор.
Ответы:
Да, у I2C есть ограничение по длине, но я думаю, что они, возможно, намерены это для связи с другими микросхемами на той же плате или платах, расположенных в той же подсистеме, а не думать о связи с датчиками, установленными вокруг космического корабля и другого космического корабля связанные системы. Большинство современных микросхем будут включать I2C, в то время как скорость передачи данных и расстояние могут рассматриваться как ограничения, для бортовой связи с другими микросхемами это обеспечивает чрезвычайно надежный метод передачи и контроля данных. Такие микросхемы, как функции управления питанием (PMIC), встроенные датчики температуры, акселерометры на основе MEMS и гироскопы, и многие другие, I2C - достойный конкурент.
источник
Улучшения из отчета **
мнение
анекдотичный
Именно в этой области я поддерживал Берроуза в середине 80-х годов в обновлении их стандартов корпоративного проектирования для методов испытаний на электромагнитную совместимость и спецификаций для приемлемых уровней помехоустойчивости к проводимому шуму, излучаемому ESD, излучаемому взрывному радиочастотному излучению, излучению плоских волн для развернутого радиочастотного сигнала от магнитных полей 100 кГц. для излучаемых полей x x Гц при очень высокой напряженности поля с использованием магнитных катушек с усилителем мощностью 1 кВт, установленным в стойку, и плоской додекаэдрической антенны с опто-обратной связью для плоского отклика электронного поля сервопривода для проверки ошибок 0 бит в 10 ^ 10 бит.
NXP определяет атрибуты этого двухпроводного стандарта, называемого I2C, следующим образом;
• Чрезвычайно низкое потребление тока.
• Высокая помехоустойчивость.
• Широкий диапазон напряжения питания.
• Широкий диапазон рабочих температур.
Однако он ограничен емкостью кабеля и, таким образом, выбором и длиной кабеля, уровнем близких переходных высоких токов или высокого напряжения нарастания, типом драйвера активного 50-омного типа CMOS-буфера или нагрузкой на источник тока и многими вариациями.
В спецификации NXP говорится, что нет проблем при нагрузке от 100 кГц до 100 пФ, которая обычно может составлять 20 пФ / фут в зависимости от полного сопротивления пары, а затем сноски для обработки от 100 пФ до 400 пФ макс. Для 100 кбит / с.
Если бы это был я, я бы выбрал витую пару с самым высоким сопротивлением (240 ~ 300+), а затем использовал бы постоянный ток с защитой от замыкания.
В любом случае опытный инженер-проектировщик линии электропередачи должен спроектировать / провести стресс-тестирование и проверить целостность сигнала для этих коротких линий связи.
добавление
Студенты из Stanford Engineering разработали усовершенствования для космической связи, которые включали в себя сторожевые таймеры для повторного включения питания и порты ударов по битам для вариантов восстановления, мультиплексированных на шине.
мнение
Я хотел бы интерпретировать, что основными проблемами были не «целостность сигнала» на частоте ошибок по битам, а серьезные сбои из-за импульсов гамма-излучения, которые могут вызвать защелки в даже больших литографических КМОП-устройствах из-за высокой напряженности поля V / um этой высокой энергии импульсы. Их методы восстановления, основанные на моем опыте, были правильно реализованы, исходя из моего опыта использования электростатического разряда 25 кВ в Project IDA в тестовом доме MTS в начале 80-х годов.
анекдотичный
Проект IDA представлял собой научно-исследовательское предприятие Winnipeg Interdiscom Inc., в котором я принимал участие для создания настраиваемой широкополосной глобальной сети ISDN с платным телевидением, графическими данными о погоде, опросами общественного мнения, цифровой телефонией, сигнализацией о неисправности / взломе, считыванием показаний счетчика, проводной клавиатурой для высокоскоростных последовательных данных и 2 дюймовые дуги от статического электричества от вакуумной трубки ТВ и пальцы к нашей приставке в сухую зиму !! Это был первый крупномасштабный SCADA DS1 (1,544 Мбит / с) с двухсторонней связью по радиочастотам до 100 домов в мире, успешно протестированных и поставленных. Я отвечал за тестирование системы, разработку и производство различного оборудования для тестирования BER и общий мониторинг состояния сети в двух направлениях, и наша команда заставила его работать. Все эти 100 домов использовали один коаксиальный кабель и 2 RF для топологии дерева / шины TDM DS1.
В конечном итоге он был продан компании, которая владела Scientific Atlanta, Intellivision и несколькими другими в Филадельфии.
источник