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DIGITAL RAD HARD ICS 55 - ELETTRONICA OGGI 480 - SETTEMBRE 2019 FPGA Xilinx Zynq UltraScale Plus Sul mercato non sono disponibili molti FPGA adatti per l’uso spaziale. I recenti programmi satellitari han- no visto un aumento nell’uso di FPGA Xilinx basati su SRAM di grado spaziale. Le dimensioni, la velocità e le risorse FPGA, così come la possibilità di effettuare una riprogrammazione parziale in orbita, sono sta- te la ragione chiave di questo successo. Nel tempo, i clienti hanno potuto aggiungere facilmente nuove funzionalità o patch, indipendentemente dal fatto che l’hardware fosse a terra o in orbita. Ora, Xilinx ha rilasciato alcuni system on chip basati su FPGA Zynq UltraScale Plus da 16 nm alloggiati in package organico rinforzato con una copertura a 4 angoli che facilita i processi di pulizia e produzione. Questa serie offre una vasta gamma di potenti compo- nenti, a partire dai dispositivi EG dotati di piattaforma quad-core ARM Cortex-A53 fino a 1,5 GHz, proces- sori real-time Cortex-R5 dual-core, unità di elabora- zione grafica Mali-400 MP2 e logica programmabile FinFET+ da 16nm. I dispositivi Zynq UltraScale+ EV integrano un codec video H.264/H.265 in grado di co- dificare e decodificare simultaneamente fino a 4K x 2K (60 fps) e progettato pensando ai video ad alta de- finizione. L’inserimento del nuovo RFSoC Zynq Ultra- Scale+ con convertitori di dati RF multi-gigasample integrati e correzione soft-decision di errore diretto (SD-FEC) in un’architettura SoC offre ai progettisti una scelta ancora maggiore. Tutte queste parti sono di- sponibili completamente testate a temperature da -55 °C a + 125 °C. Microprocessori adatti allo spazio Ovviamente, vi saranno situazioni in cui un FPGA of- fre più potenza di elaborazione del necessario, sicu- ramente per compiti di tipo generico come il monito- raggio della tensione o della temperatura dei satelliti. Tradizionalmente, anche queste attività avrebbero richiesto componenti costosi, ma i progettisti posso- no ora beneficiare di microprocessori a basso costo tolleranti alle radiazioni, tra cui i dispositivi Microchip ATMEGAS64 o ATMEGAS128. Questi nuovi microprocessori da 8MHz a 8 bit inclu- dono una serie di utili dotazioni quali canali PWM, ADC a 10 bit, comparatori, interfaccia seriale nonché memoria integrata. Le parti sono disponibili in packa- ge plastico e ceramico con piedinatura compatibile, offrendo potenzialmente l’opportunità di risparmiare sui costi di progettazione. Una nuova e interessante integrazione a questa se- rie è il dispositivo Microchip tollerante alle radiazio- ni basato su ARM Cortex®M7 SAMV71Q21. Questo prodotto utilizza la nota versione commerciale fino a 300 MHz. Esso offre agli ingegneri spaziali una vasta gamma di funzionalità, tra cui CAN doppio, Ethernet, interfaccia per telecamera, Flash da 2 MB, ADC e DAC a 12 bit. Il componente è disponibile in package pla- stico a 144 terminazioni. Anche la memoria Anche GSI Technology è entrata nella corsa allo spazio. Questo è stato sancito dall’introduzione della SRAM Sigma Quad II+ da 288 Mb e della SRAM NBT da 144 Mb, due soluzioni resistenti alle radiazioni e disponibili in ball grid array plastico e ceramico. Componenti periferici I nuovi FPGA spaziali richiedono componenti di ali- mentazione adeguati. L’ISL71001M di Renesas Inter- sil è un regolatore buck sincrono con tolleranza alle radiazioni di 6A alloggiato in QFP plastico a 64 pin. Questa parte è ideale per pilotare FPGA a bassa ten- sione e alta corrente. Altri nuovi componenti spaziali includono ricetrasmettitori CAN (Controller Area Net- work), isolatori digitali, riferimenti di tensione e am- plificatori operazionali, tutti testati e qualificati per le applicazioni LEO e disponibili in package plastico. È tempo di innovare Il concetto di “new space” sta aprendo interessanti opportunità per le imprese, che possono sviluppare prodotti, servizi e capacità fino a poco tempo fa rite- nuti impossibili o poco attuabili. La chiave per rea- lizzare questo potenziale è una nuova generazione di componenti a basso costo, resistenti alle radiazioni e adatti allo spazio, compresi microprocessori, FPGA e componenti periferici. L’aspetto fondamentale di cui progettisti e ingegneri devono tenere conto, tuttavia, è quello di scegliere componenti che si dimostrino adatti allo spazio e che offrano una reale flessibilità funzionale. Compiere le scelte giuste può fare la dif- ferenza tra mettere in orbita la prossima grande so- luzione o una balena bianca da 500 k$. Scegliere le parti giuste aiuterà a fare le cose nel modo giusto. Schema a blocchi del regolatore buck sincrono ISL71001M di Renesas Intersil