PC Card Emulator für Mass Memory Unit
Die kosmische Strahlung im All erzeugt regelmässig Fehler in Flash-Speichern. Für die Mass Memory Unit der International Space Station ISS entwickelte SCS einen PC Card Emulator, um Speicherfehler zu emulieren und die Mass Memory Unit zu testen.
-
Ausgangslage
Auf der International Space Station ISS wird eine Mass Memory Unit (MMU) basierend auf PC Card Flash Drives eingesetzt. Da die kosmische Strahlung regelmässig Speicherfehler induziert, muss die MMU diese korrigieren können. Ob dies korrekt durchgeführt wird, sollte vor dem Start ins All kontrolliert werden.
-
Lösung SCS
SCS entwickelte einen PC Card Emulator, um das Verhalten der Flash Karten zu emulieren. Der Emulator basiert auf einem FPGA, das die Fehlerzustände und das Verhalten der Speicherkarten gezielt simuliert und alle Vorgänge detailliert aufzeichnet.
-
Mehrwert
Mit dem PC Card Emulator konnte EADS die MMU detailliert auf Speicherfehler testen und war rechtzeitig bereit für den Start ins All. Der Emulator gibt dem User volle Kontrolle über das PC Card Interface. Die Tests lassen sich über Skripts automatisieren.
Projekteinblicke
Die kosmische Strahlung besteht vorwiegend aus Protonen, die von der Sonne mit grosser Geschwindigkeit ausgestossen werden. Das Erdmagnetfeld lenkt diese geladenen Teilchen zu den Polen ab, weshalb nur wenige hochenergetische Teilchen auf der Erdoberfläche ankommen. Wir sehen sie nur als Polarlichter. Die Internationale Space Station ISS hingegen schwebt im Orbit ungeschützt in diesem Teilchenstrom. Bei elektronischen Schaltungen in Computern können diese Teilchen Fehler auslösen, so auch in den Flash Speichern der Mass Memory Unit (MMU). Entsprechend müssen Fehler im Speicher immer wieder korrigiert werden.
PC Card Emulator
In der MMU für die ISS werden PC Card Flash Speicher eingesetzt. SCS entwickelte für EADS, dem Hersteller der MMU, einen PC Card Emulator, womit das Verhalten der Speicherkarten und die Fehlerzustände simuliert und detailliert aufgezeichnet werden konnten. Damit konnte EADS zeigen, dass die MMU robust ist gegen Speicherfehler aufgrund der kosmischen Strahlung.
Enges Timing
Das Verhalten und insbesondere das Timing der emulierten Flash Karten musste genau eingehalten werden. Deshalb wurde nahe der MMU mit der PC Card Schnittstelle eine eigens entwickelte Hardware mit Treibern und einer Latch-Up Emulation eingesetzt, damit das FPGA auf einer PCI-Karte im PC etwas weiter entfernt platziert werden konnte.
Umfangreiches Testing
Der PC Card Standard ist über die Jahre gewachsen und deshalb recht inhomogen und teilweise herstellerspezifisch. Dies musste bei der Emulation berücksichtigt werden. Da das Gesamtsystem der MMU recht komplex ist, wurde auch das Testing sehr umfangreich. Ein FPGA im Emulator gab die nötige Flexibilität. Das User-Interface des Emulators gibt eine volle Kontrolle über die PCCard Schnittstelle. Um den engen Zeitplan von EADS einzuhalten half es, dass die Tests mit Skripts automatisiert werden konnten.
ESA Technology Tree
Die ESA definierte einen Technology Tree, um das technische Wissen innerhalb der Organisation zu strukturieren. Bei diesem Projekt wurden insbesondere die Bereiche 8D-2 Multidisciplinary Analysis. Electronic Ground Support Equipment berücksichtigt sowie der Bereich 9C-2 Preparation and Procedure Tools for Ground Data Systems berücksichtigt.