Microchip 基于 COTS 解決方案為太空應(yīng)用開(kāi)發(fā)了符合太空要求的以太網(wǎng)通信解決方案。

Microchip 首款符合太空要求的以太網(wǎng)收發(fā)器提供了衛(wèi)星和其他航天器之間互操作性的可能性，所有這些都基于商用現(xiàn)貨 (COTS) 解決方案。應(yīng)用范圍從運(yùn)載火箭到衛(wèi)星星座和空間站。

系統(tǒng)復(fù)雜性的增加導(dǎo)致了分布式架構(gòu)的普及。對(duì)于分布式架構(gòu)，連接總線(xiàn)的選擇對(duì)于滿(mǎn)足性能和可靠性要求至關(guān)重要。以太網(wǎng)越來(lái)越多地成為航空航天領(lǐng)域的選擇，旨在支持更高的數(shù)據(jù)速率。以太網(wǎng)協(xié)議在汽車(chē)和工業(yè)市場(chǎng)中也廣為人知，允許在各種空間應(yīng)用之間產(chǎn)生一些協(xié)同作用。

“以太網(wǎng)連接被選為主要技術(shù)，例如連接由 NASA 推動(dòng)的深空網(wǎng)關(guān)計(jì)劃的模塊，”Microchip 航空航天產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理 Nicolas Ganry 說(shuō)。

“這是一個(gè)國(guó)際項(xiàng)目，不同的國(guó)家、航天工業(yè)參與者和機(jī)構(gòu)將致力于開(kāi)發(fā)以太網(wǎng)解決方案，”他說(shuō)。“此類(lèi)太空任務(wù)需要強(qiáng)大的輻射穩(wěn)健性；這是選擇正確解決方案的主要標(biāo)準(zhǔn)。最重要的是，對(duì)于這項(xiàng)任務(wù)，需要采用陶瓷封裝的千兆流量解決方案才能達(dá)到 QMLV 認(rèn)證級(jí)別。使此類(lèi)陶瓷零件具有與塑料工業(yè)零件相同的性能水平，這是另一個(gè)挑戰(zhàn)。VSC8541RT Microchip 以太網(wǎng)收發(fā)器可提供卓越的輻射結(jié)果，同時(shí)提供具有航天級(jí)認(rèn)證級(jí)別的高性能陶瓷封裝解決方案?！?

航天器的工作條件取決于它的前進(jìn)方向，因此工程師會(huì)仔細(xì)測(cè)試和選擇每輛車(chē)的電子部件。輻射是一個(gè)持續(xù)存在的環(huán)境問(wèn)題。作為波或粒子，輻射可以通過(guò)多種方式影響電子設(shè)備。

“太空環(huán)境暴露在對(duì)任何電子設(shè)備都有一定影響的輻射效應(yīng)中，”Ganry 說(shuō)。

他列出了輻射最常見(jiàn)的后果：

• 單事件閂鎖 (SEL)，這是一種可以破壞電子設(shè)備的大電流事件
• 總電離劑量 (TID) 效應(yīng)，其中離子的積累會(huì)導(dǎo)致閾值偏移、設(shè)備泄漏、時(shí)間變化和其他功能降低。
• 單事件擾亂，其中一個(gè)或多個(gè)功能位被擾亂，這可以改變?nèi)魏坞娮踊顒?dòng)的結(jié)果，最多......
• 單事件功能中斷（SEFI），即設(shè)備的功能中斷

“耐輻射電子設(shè)備比商用現(xiàn)成設(shè)備更強(qiáng)大，因?yàn)楸仨殞?duì)其進(jìn)行修改以支持太空應(yīng)用，”Ganry 說(shuō)。“耐輻射設(shè)備是閂鎖式的，對(duì)輻射免疫且無(wú)損，支持 30 Krad 到 100 Krad 之間的劑量率。對(duì)設(shè)備進(jìn)行了完整的 SEU 效應(yīng)表征，以便在錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)給出錯(cuò)誤發(fā)生和減輕錯(cuò)誤干擾的元素?！?

新型 VSC8541RT 收發(fā)器是具有 GMII、RGMII、MII 和 RMII 接口的單端口千兆以太網(wǎng) PHY。VSC8541RT 具有高達(dá) 78 MeV 的閂鎖免疫能力；TID 已通過(guò)高達(dá) 100 Krad 的測(cè)試。VSC8540RT 具有相同的輻射容差封裝，比特率性能有限，只有 100 MB，還提供合格的塑料和陶瓷版本，為目標(biāo)任務(wù)提供性能和成本可擴(kuò)展性（圖 1）。

Microchip 的 EcoEthernet v2.0 技術(shù)支持 IEEE 802.3az 節(jié)能以太網(wǎng) (EEE) 和節(jié)能功能。VSC8541RT 器件優(yōu)化了功耗，并具有 LAN 喚醒 (WoL) 電源管理機(jī)制，可使用指定的魔術(shù)包將 PHY 退出低功耗狀態(tài)。

圖 1：VSC8541RT 收發(fā)器框圖

除了 Microchip VSC8541RT 耐輻射以太網(wǎng)收發(fā)器的新樣品外，該公司還獲得了新的 SAM3X8ERT 耐輻射微控制器的最終認(rèn)證。抗輻射 SAM3X8ERT MCU 采用廣泛部署的 Arm Cortex-M3 核心處理器實(shí)現(xiàn)片上系統(tǒng) (SoC)，提供 100-DMIPS 的優(yōu)勢(shì)，與工業(yè)版本相同的生態(tài)系統(tǒng)（圖 2）。

圖 2：SAM3X8ERT 耐輻射微控制器框圖

“尋求不那么具體的空間解決方案是降低開(kāi)發(fā)成本和縮短設(shè)計(jì)交付時(shí)間以縮短上市時(shí)間的趨勢(shì)，”Ganry 說(shuō)。“Microchip 帶有嵌入式以太網(wǎng)控制器的 SAM3XE8RT 微控制器與以太網(wǎng)收發(fā)器 VSC8541RT 相結(jié)合，為空間應(yīng)用提供了經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證的以太網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)解決方案。除了這些關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之外，以太網(wǎng)——得益于交換機(jī)功能——可以支持對(duì)越來(lái)越多的高數(shù)據(jù)速率空間應(yīng)用的高帶寬分布式架構(gòu)需求。Microchip 期待在這個(gè)方向上擴(kuò)展太空以太網(wǎng)抗輻射系統(tǒng)解決方案，以充分利用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的知名技術(shù)?！?

為了支持設(shè)計(jì)流程并加快上市時(shí)間，開(kāi)發(fā)人員可以將用于 SAM3X8ERT 的商用 Arduino Due 套件與用于 VSC8541RT 的 VSC8541EV 評(píng)估板結(jié)合使用。基于 COTS 的空間級(jí)處理提供了正確的性能和資格級(jí)別，以滿(mǎn)足不斷變化的需求，尤其是在低地球軌道和深空應(yīng)用中。

審核編輯：劉清