| 姓名 |
高珮庭(Pei-Ting Kao)
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畢業系所 |
太空科學研究所 |
| 論文名稱 |
小型電離層探測儀數位控制單元
(Digital Control Unit of the Compact Ionosphere Probe)
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| 檔案 |
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| 摘要(中) |
小型電離層探測儀(CIP, Compact Ionosphere Probe)是福爾摩沙衛星五號上之先進電離層探測儀(AIP, Advanced Ionospheric Probe)的改良。AIP實體是由探測器和太空酬載電子控制單元（Space Payload Electronic Unit, SPEU）所構成。其整體設計適合大型的衛星本體，但若要安置於微衛星或立方衛星上，其體積和重量也許就不適當。CIP則對於整體酬載的體積、訊號走線長度、功耗等進行優化，並足以使數位控制單元(DCU, Digital Control Unit)取代原先的SPEU功能，使其可安置在原先AIP 1U大小的探測器內。
本論文將國立中央大學太空酬載實驗室所研製的 DCU 硬體部分應用在INSPIRESat-1內，並與其上的控制和資料處理次系統(C&DH, Command and Data Handling)達成通訊及資料交換的功能。
DCU可與由太空酬載實驗室研製的電源管理單元(PMU, Power Management Unit)和類比前端處理單元(APU, Analog Preprocessing Unit)板連接，並透過由NI myRIO所構成的地面電子測試設備模擬之C&DH，進行功能上的驗證。 |
| 摘要(英) |
The Compact Ionosphere Probe (CIP) is an improved instrument compare to Formosat-5′s science payload Advanced Ionospheric Probe (AIP). The AIP consists of a Sensor Unit for measuring plasma parameters and Space Payload Electronic Unit (SPEU) for post processing data from Sensor Unit, and due to its dimension and weight, it is designed for micro-satellite or larger satellites. To be install on a cube-satellite, both size and weight need to be reduced. CIP combined both Sensor Unit and SPEU into one individual instrument, the original SPEU function had been replaced by DCU board which can make the overall CIP dimension to be fit in 1U( The size of AIP’s Sensor Unit).
This paper will introduce the DCU, developed by NCU SPL. It is connected with the analog preprocessing unit (APU) for getting analog signals from sensors and the power management unit (PMU) for supplying system power. Its function is to control DA/ ADs on the APU board, monitor temperature of each PCB, communicate and sending science data package to C&DH in INSPIRESat-1. Among them, all the functional on the firmware are based on the state machine architecture. For functional verification, NI myRIO is the platform for C&DH simulator. |
| 關鍵字(中) |
★ 酬載
★ 韌體
★ 現場可程式邏輯閘陣列 |
關鍵字(英) |
★ Payload
★ firmware
★ FPGA |
| 論文目次 |
中文摘要 i
英文摘要 ii
目錄 iii
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章 簡介 1
1.1 立方衛星 2
1.2 先進電離層探測儀 2
1.3 小型電離層探測儀 3
1.4 控制單元之差異 4
第二章 數位控制單元 7
2.1 硬體 7
2.2 軟體 12
2.3 韌體 23
第三章 模擬結果 41
3.1 通信模擬 41
3.2 數位元件功能模擬 49
第四章 結論與未來展望 52
4.1 結論 52
4.2 未來展望 52
參考文獻 54
A 小型電離層探測儀相關真值表 56 |
| 參考文獻 |
FORMOSAT-5 S/C to Science Payload Interface Requirement Document, FS5-IRD-0001.
INSPIRESat-1 Phase A Proposal For a Satellite Carrying the Compact Ionosphere Probe
(CIP).
序列週邊介面 https://en.wikipedia.org/wiki/Serial_Peripheral_
Interface_Bus.
蔡豐名 先進電離層探測儀數位控制單元之研製 碩士論文 國立中央大學 2015
陳立恆 先進電離層雙生儀地面電子測試設備 碩士論文 國立中央大學 2015
南樺電機有限公司, 2016. URL http://cht.nahua.com.tw/index.php?url=http:
//cht.nahua.com.tw/software/crc16/&key=Modbus,%20RTU,%20CRC16&
title=%E8%A8%88%E7%AE%97%20Modbus%20RTU%20CRC16.
林再文 先進電離層探測儀 博士論文 國立中央大學 2016
MODBUS APPLICATION PROTOCOL SPECIFICATION v1.1b3.
Bernie F. Collins. Development of a space universal modular architecture (SUMO). IEEE.,
2013.
Texas Instrument. ADS8688 Datasheet: ADS868x 16-Bit, 500-kSPS, 4- and 8-Channel,
Single-Supply, SAR ADCs with Bipolar Input Ranges, a.
Texas Instrument. DAC121 Datasheet: DAC121S101/-Q1 12-Bit Micro Power, RRO
Digital-to-Analog Converter, b.
Texas Instrument. TMP121 Datasheet: 1.5°C Accurate Digital Temperature Sensor with
SPI Interface, c.
Sabine Klinkner Philipp Hagel, Bastian Bätz. Proposed architecture for an FPGA config-
uration for a payload module computer. IEEE., 2016. |
| 指導教授 |
趙吉光(Chi-Kuang Chao)
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審核日期 |
2017-8-8 |
| 推文 |
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