36 第5章 SpaceWire搭載機器への実装
5.4.2 結果
前述の目的(1),(2),(3)を行うためには、それぞれ順に下記の(a),(b),(c)の実験を行う必要がある。こ の節では、それぞれの実験結果をまとめる。この節では、(a) Time Master : Time Codeを64 Hzで送 信、(b) User Node : Time Codeを64 Hzで受信、(c) User Node : TIとLocalTimeの比較表の記録 を確認した実験の結果をまとめる。
(a) TickとTime-Codeの出力確認
まず、Time Masterの「TimeCode64HzSendModule」が、期待されるTickとTime-Codeの時刻を 生成していることを確認した。図5.8はオシロスコープで確認したTickとTime-Codeの中身のようす である。TickはTime-Codeが送信されるときに“1”であることが規定されていた(2.2節)が、そのと おりに出力されていた。
図5.8 Time MasterのTickとTime-Codeの出力タイミングの確認。黄色は模擬GPS 10 MHz クロックを、水色と紫色がそれぞれUser FPGAが出力しているTickとTime-Codeの時刻(16進 数)を示している。
次に、Time-Codeの時刻がおよそ15.6 ミリ秒周期すなわち64 Hzで１ずつカウントアップし、16 進数で0x00 – 0x3F(10 進数で0〜63)まで回りきったら、次はまた0に戻ることを確認した。図5.9 はオシロスコープで確認したTime-Codeのカウントアップのようすである。Time-Codeが16進数で 0〜3F(10進数で0〜63)までカウントアップし、次はまた0 に戻っていた。また、64 Hzで安定した Time-Codeが出力されていた。
(b) Time Masterで生成したTime-CodeがUser Nodeで正しく受信されていることの確認
さらに、Time Master から配信されたTickとTime-Codeの時刻が、UserNode で、正しいタイミ ングで正しい時刻データが受信できているかを確認した。図5.10はオシロスコープで確認したTime MasterとUser NodeのTime-Codeカウントアップのようすである。両者ともにTime-Codeが16進 数で0x00 – 0x3F(10進数で0〜63)までカウントアップし、次はまた0に戻っていた。また、およそ 15.6 ミリ秒周期すなわち64 HzでTime-Codeが送受信できており、そのタイミングも同じであった。
Time MasterのほうがUser NodeよりもTime-Codeが1大きいのは、Time MasterのUser FPGA から出力されているTimeInは次のTickで出力するTime-Codeと、User NodeのUser FPGAから出 力されているTimeOutは受け取ったTime-Codeとを比較しているからである。つまり、Time Master
5.4 時刻付けに用いる各機能の動作確認実験 37
図5.9 Time MasterにおけるTime-Codeのカウントアップ確認。色の別は図5.8と同じ。黄色 はクロックより大きい周波数のビートが見えている
図5.10 Time MasterとUser NodeのTime-Codeを比較したもの。黄色は模擬GPS 10 MHz クロックを、水色がUser NodeのUser FPGAがSpaceWire FPGAから受信したTickを示して いる。また、紫色の上(左)二桁がTime MasterのUser FPGAが出力したTime-Codeを、下(右) 二桁がUser NodeのUser FPGAが受信したTime-Codeの時刻(16進数)を示している。黄色は クロックより大きい周波数のビートが見えている
とUser Nodeで送受信されているTime-Codeの値は同じだったことが確認できた。
38 第5章 SpaceWire搭載機器への実装 (c) User NodeでTIとLocalTimeの照合表がSDRAMに記録されていることの確認
最後に、User Nodeで、TIと LocalTime が正しく生成され、これらを照合したデータが正しく
SDRAMに書き込まれていることを確認した。
図5.11は、SDRAMをSpaceCube 1を用いて読みだしたデータをWindows PCのエミュレーター 越しに見た画面である。TIは、Time-Codeが0(ゼロ)のときにラッチしたものを書きこんでいるので、
2進数にして下6桁がすべて0(ゼロ)になっていた。また、上26桁はTIME DATAを示しており、1 ずつカウントアップしていた。
図5.11 TIとLocalTimeの照合データをSDRAMから読みだしたところ。
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第 6 章
時刻精度の測定
これまで、ASTRO-H衛星における時刻付け手法をSpaceWire搭載エレクトロニクスに実装する方 法と、その機能の動作確認を行った結果を示した。この章では、この時刻付け手法における時刻精度を 悪化させる、(1) Time-Codeのジッタ、(2) ローカルクロックの時刻安定度を実測した実験について詳 細に述べる。さらに、(1)と(2)をトータルで考えた時刻精度を測定した実験について述べる。最後に、
実験結果から、ASTRO-Hに要求されている時刻精度を達成できるか議論する。