Diplomarbeit

Die Einsteckkarte für die Telemetrie wird entwickelt, um den späteren Datentransfer zwischen dem DDHS (Digital Data Handling System) und der Raumstation MIR zu testen.
Im DDHS werden die, während der Dämmerung aufgenommenen Interferogramme und die dazugehörigen Housekeeping-Daten abgespeichert. Während eines Sonnenunterganges müssen mindestens 22 Spektren registriert werden, 2 Spektren bei einer Tangentenhöhe von 200 km und 20 Spektren im Tangentenhöhenintervall von 20 - 200 km. Jedes Spektrum enthält 800.000 Datenpunkte, was einer Datenmenge von 1,6 MByte entspricht.
Nach Beendigung der Messungen werden die Daten an die MIR-Station und von dort aus weiter an die Bodenstation gesendet. Die auf der Erde empfangenen Daten werden aufbereitet und die Interferogramme fouriertransformiert, wodurch man man die gewünschten Spektren erhält.

Die Telemetriekarte soll die Raumstation MIR in der Art simulieren, daß sie einen Teil des späteren Datensatzes empfängt, verarbeitet und anschließend abspeichert. Der spätere Datensatz einer Messung von 64 MB Größe wurde zu diesem Zweck auf 2 MB begrenzt, da zunächst nur der Datentransfer und die Verarbeitung der Daten getestet werden sollen.

Das Telemetrie-Einsteckkartensystem besteht aus den folgenden Baugruppen:

• Controllerkarte mit einem MC68020 16 MHz Prozessor, 2 MB EPROM, 512 kB S-RAM, Port zum Interface, Buskopplung zum PC AT-Bus, serieller Port zu Testzwecken, externer Port für alternative Anwendungen.
• Interfacekarte mit Taktgenerator für f_S = 320 kHz und f_P = 312,5 Hz, Sende- und Empfangseinheiten sowie einem 32 Bit Serien/Parallel-Wandler.
• Speicherkarte mit 3,5 MB S-RAM.

Die Aufgabe der Karten besteht nun darin, die bei einer Messung in Form von Interferogrammen angefallenen Daten aus dem Speicher des DDHS seriell auszulesen, zu verarbeiten und anschließend an den PC zur weiteren Bearbeitung und Visualisierung zu übergeben. Für die Übertragung stehen 2 gleichwertige Kanäle zur Verfügung, die jeweils aus abgeschirmten, verdrillten Leitungen für die Übermittlung des Synchronisationssignals f_S und des Phasensignals f_P vom Interface zum DDHS, sowie für den Datentransfer f_D vom DDHS zur Interfacekarte bestehen.

Der Ablauf eines Datentransfers erfolgt folgendermaßen:

• Das DDHS sendet das Signal HDC 3, wodurch signalisiert wird, daß die gemessenen Daten komprimiert worden sind und zur Übertragung bereit stehen. Der Eingang von HDC 3 am Portbaustein PI/T 68230A veranlaßt diesen, einen Interrupt am Prozessor auszulösen. Der Prozessor hat nun zu entscheiden, über welchen der beiden Datenkanäle der Transfer erfolgen soll. Die Kanalinformation wird an den Portbaustein gegeben, der daraufhin die Taktgeneratoren für das Synchronisationssignal f_S = 320 kHz und das Phasensignal f_P = 312,5 Hz auf die entprechenden Leitungen schaltet und den jeweiligen Datenkanal freigibt.
• Das Synchronisationssignal f_S liefert den Takt für die serielle Datenübertragung, das Phasensignal f_P, welches eine 1:1024 Teilung von f_S ist, dient dazu, den Anfang eines Datenblocks festzulegen.
• Die Transferreihenfolge ist MSBit von MSByte zuerst. Das erste Bit wird mit der steigenden Flanke von f_P synchronisiert, alle nachfolgenden Daten laufen mit der steigenden Flanke von f_S ein.
• Die Daten laufen in den Serien/Parallel-Wandler ein, der einen Interrupt am Prozessor auslöst, sobald er vollständig beschrieben ist. Der Prozessor gibt nun über den Portbaustein PI/T 68230 dem Serien/Parallel-Wandler die Freigabe, die Daten auf den Datenbus zu legen, um sie von dort einzulesen, nachdem er den S/P-Wandler adressiert hat. Anschließend bearbeitet der Prozessor die Daten und legt sie auf der Speicherkarte ab.
• Nach Beendigung des Datentransfers wird das Signal HDC 3 vom DDHS inaktiv geschaltet, was den Prozessor veranlaßt die Übertragungsleitungen wieder abzuschalten.
• Der Datensatz, der sich jetzt auf der Speicherkarte befindet, kann nun an den PC übergeben werden. Der Transfer zum PC erfolgt über das Dual-Port RAM (RAM 33). Hierzu wird dem Dual-Port RAM, in mehreren 8 Bit-Buszyklen, ein 4 KByte großer Datensatz vom Prozessor übergeben. Daraufhin wird über den PI/T 68230 beim PC ein Interrupt ausgelöst, der den PC veranlaßt, das Dual-Port RAM zu adressieren und sich so den Datensatz in 8 Bitzyklen abzuholen. Wenn der PC den Datensatz ausgelesen hat, muß er im untersten Byte des Dual-Port RAM ein bestimmtes Bit setzen. Dieses Bit wird vom Prozessor 68020 pollend abgefragt und zeigt diesem an, wann das Dual-Port RAM wieder beschrieben werden kann. Nachdem alle Daten an den PC übergeben sind, können sie dort weiterbearbeitet, fouriertransformiert und als Spektrum dargestellt werden.