WFI CPM evaluation

Ausgangssituation / Motivation

Das Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften beteiligt sich an der Entwicklung der Datenverarbeitungskette für das Instrument "Wield Field Imager (WFI)" von ATHENA.

ATHENA "Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics" - ist ein Röntgenteleskop, das sich mit einem der zentralen Wissenschaftsthemen der Europäischen Weltraumbehörde ESA, dem "The Hot and Energetic Universe", befasst und als zweite L-Klasse-Mission in der Cosmic Vision 2015–25 ausgewählt wurde.

WFI selbst ist eine leistungsstarke neue Röntgenkamera, die auf der Technologie der sogenannten Feldeffekttransistoren mit verarmtem p-Kanal ("Depleted p-channel field-effect transistor", DEPFET) auf Siliziumbasis basiert.

Vier großformatige (512 x 512 Pixel) DEPFET-Bauelemente bilden ein großes Detektorarray (LDA), ein fünfter DEPFET den sogenannten Fast Detector (FD). Beide Elemente speisen ihre Signale in insgesamt fünf Detektorelektronik-Boxen (DE) ein, in denen die Daten vorprozessiert und zusammengefasst werden.

Die Ausgabe der DE-Boxen wiederum wird von der Instrument Control and Power-Distribution Unit (ICPU) kombiniert, weiterverarbeitet und schließlich an das Spacecraft weitergeleitet. Die Schnittstelle zwischen den DE-Boxen und der ICPU besteht aus dem Spacewire-Router, der die fünf ankommenden Spacewire-Leitungen zu einem einzigen Bündel zusammenfasst und die Daten an das Central Processing Module (CPM) und das Science Processing Module (SPM) weiterleitet. Sowohl der Spacewire-Router als auch der CPM werden vom IWF gebaut.

Das Herzstück des CPM mit seinen verschiedenen Speicherblöcken und einem FPGA für Hardwarefunktionen ist ein Prozessor, der die Steuerung des Datenflusses einschließlich der Datenkomprimierung übernimmt. Ein GR740 Quad-Core LEON4 SPARC V8 Prozessor von Cobham soll dafür verwendet werden.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, die Leistungsfähigkeit des GR740 im Hinblick auf die Anforderungen von WFI für ATHENA zu testen und zu bewerten. Ein solcher Test kann mit Hilfe der von ebenfalls von Cobham erhältlichen GR-CPCI-GR740-Entwicklungsplatine durchgeführt werden. Die abschließende Beurteilung wiederum hat Einfluss auf die endgültige Definition der Datenformate und Datenraten.

Projektleitung

Österreichische Akademie der Wissenschaften Institut für Weltraumforschung

Österreichische Akademie der Wissenschaften Institut für Weltraumforschung
DI. Gunter Laky
Schmiedlstraße 6
A-8042 Graz