Este documento descreve e compara diversos microprocessadores e microcontroladores que podem ser usados como On Board Computer (OBC) em sistemas espaciais. São apresentadas suas arquiteturas, características técnicas e desempenho, com ênfase em aspectos como tolerância a radiação, temperatura de operação e herança de voo comprovada.

1. Microprocessadores/
Microcontroladores para
OBC (On Board Computer).
Marcos AV Silva

2. Características básicas de Processador
para o HW OBC
1 Clock Igual ou Superior a 12 MHz
2
Memória PROM
boot loader
Minímo de 64 Kb
3
Memória EEPROM
aplicação
Minímo de 1 Mb
4
Memória RAM
dados temporarios
Mínimo de 4 Mb
5 Proteção EDAC SIM
6 Watchdog SIM
7 Temperatura de Operação -55°C a +125°C
8 Resistencia a Radiação Superior a 30 kRAD

3. Low-Voltage Rad-Hard 32-bit SPARC Embedded Processor
Fabricante: Microchip (Atmel)
Arquitetura: SPARC V7
BIT's: 32
Clock: 16 MHz
DMIPS/MHz: 0.8
Protocolo de Comunicação: 2- UART
Pinos I/O: 8
Watchdog: Sim
Memória Interna: 128kb → 16M boot PROM
256kb → 32M RAM
Controlador de Memória Externa: Sim
Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação: 3,3V
Consumo: 0,3W
TSC695FL (ERC32)
Low-Voltage Rad-Hard 32-bit SPARC Embedded Processor
Fabricante: Microchip (Atmel)
Arquitetura: SPARC V7
BIT's: 32
Clock: 16 MHz
DMIPS/MHz: 0.8
Protocolo de Comunicação: 2- UART
Pinos I/O: 8
Watchdog: Sim
Memória Interna: 128kb → 16M boot PROM
256kb → 32M RAM
Controlador de Memória Externa: Sim
Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação: 3,3V
Consumo: 0,3W
TSC695FL (ERC32)
Low-Voltage Rad-Hard 32-bit SPARC Embedded Processor
TSC695FL (ERC32)

4. TSC695FL (ERC32)
Temperatura: -55°C a +125°C
Tolerância a Radiação: Total Ionizing Dose (TID) => 300K
rad (Si)
Single Event Latchup (LET) => 80
MeV-
cm2/mg
Tipo de Componente: Rad-hard
Ferramentas de Trabalho: IDE: Eclipse
Herança de Vôo: mais que 1600 modêlos de vôo
Sugestão de Uso: Atende aos requisitos
Cont.

6. UT699 LEON 3FT
Fabricante: Aeroflex Gaisler
Arquitetura: SPARC V8
BIT's: 32
Clock: 66 MHz
DMIPS/MHz: 1.35
Protocolo de Comunicação: 2- CAN 2.0 4- SpaceWire
Pinos I/O: 16
Watchdog: Sim
Memória Interna: 2x4K D-cache
2x4K I-cache
Controlador de Memória Externa: Sim
Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação: 2,5V
Consumo: 1W
32-bit Fault-Tolerant SPARCTM V8/LEON 3FT Processor

7. Temperatura: -40°C a +105ºC
Tolerância a Radiação: Total Ionizing Dose (TID) => 300K
rad (Si)
Single Event Latchup (LET) => >108
MeV-
cm2/mg
Tipo de Componente: Fault-Tolerant
Ferramentas de Trabalho: IDE: Eclipse
Debugger: GRMON3
Herança de Vôo: N/D
Sugestão de Uso: Atende a maioria dos requisitos
Cont.
UT699 LEON 3FT

9. AT697FF
Fabricante: Atmel (Microchip)
Arquitetura: SPARC V8 com FPGA
BIT's: 32
Clock: 100 MHz
DMIPS/MHz: 0.89
Protocolo de Comunicação: 2- UART
Pinos I/O: 16
Watchdog: SIM
Memória Interna: 32kb Code cache
16kb Data cache
Controlador de Memória Externa: SIM, para :
PROM
SRAM
SDRAM
Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação: 1,8V
Rad-Hard 32 bit SPARC V8 Reconfigurable Processor

10. Consumo: 0.7W
Temperatura: -55°C a +125°C
Tolerância a Radiação: Total Ionizing Dose (TID) => 100K
rad (Si)
Single Event Latchup (LET) =>
60MeV-
cm2 / mg
Tipo de Componente: Rad-hard
Ferramentas de Trabalho: IDE: Eclipse
Debugger: GRMON3
Herança de Vôo: Missão: Venus Express
Agência Espacial: ESA Ano: 2015
Sugestão de Uso: Atende a maioria dos requisitos
(Not Recommended for new designs)
Cont.
AT697FF

12. GR712RC LEON 3FT
Fabricante: Cobham (Gaisler)
Arquitetura: SPARC V8
BIT's: 32
Clock: 100 MHz
DMIPS/MHz: ??
Protocolo de Comunicação: 2- UART 2- ETH
Pinos I/O: 38
Watchdog: Sim
Memória Interna: 192KB SRAM
Controlador de Memória Externa: Sim
Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação: 1,8V
Consumo: 1,5W
Dual-Core LEON3-FT SPARC V8 Processor

13. Temperatura:
–55 °C a 125 °C
Tolerância a Radiação: Total Ionizing Dose (TID) => >300K
rad (Si)
Single Event Latchup (LET) => 118
MeV-
cm2 / mg
Tipo de Componente: Fault-Tolerant
Ferramentas de Trabalho: IDE: Eclipse
Debugger: GRMON3
Herança de Vôo: Lander on board JAXA HAYABUSA 2;
CaSSIS camera on board ESA
EXOMARS TGO;
Eight satellites of NASA
CYGNSS constellation
Sugestão de Uso: Atende aos requisitos
Cont.
GR712RC LEON 3FT

15. VA10820 VORAGO Technologies
Fabricante: Vorago
Arquitetura: Armv6-M
BIT's: 32
Clock: 50 MHz
DMIPS/MHz: 0.87-1.27
Protocolo de Comunicação: 2- UART 3- SPI 2- I²C
Pinos I/O: 54
Watchdog: Sim
Memória Interna: 128kB Code SRAM
32kB Data SRAM
Controlador de Memória Externa: SIM, para :
512MB EPROM
Até 1GB SRAM
Até 1GB SDRAM
Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação: 1,5V
Radiation HardenedARM® Cortex®-M0 Microcontroller

16. Consumo: 1W
Temperatura: -55°C a +200°C
Tolerância a Radiação: Total Ionizing Dose (TID) => >300K
rad (Si)
Single Event Latchup (LET) => 110
MeV-
cm2 / mg
Tipo de Componente: Rad-hard (ITAR)
Ferramentas de Trabalho: IAR SYSTEMS
(IDE, build e Debug Tools)
Herança de Vôo: Missão: DemoSat2
País: EUA Ano: 2018
Missão: TechEdSat-8
Agência Espacial: NASA Ano: 2019
Sugestão de Uso: Atende a maioria dos requisitos
Cont.
VA10820 VORAGO Technologies

18. SAMRH71 Cortex M7
Fabricante: Microchip
Arquitetura: Armv7-M
BIT's: 32
Clock: 100 MHz
DMIPS/MHz: 2.14-3.23
Protocolo de Comunicação: 1- UART 2- CAN 1- SPI 2- I²C
1- SpaceWire
Pinos I/O: 32
Watchdog: Sim
Memória Interna: 2kB Flash
384kB Multi-port SRAM
Controlador de Memória Externa: SIM, para :
SDRAM
NAND FLASH
SMC
Radiation-Hardened-By-Design (RHBD)

19. Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação: 1,8V
Consumo: 1W
Temperatura: -55°C a +125°C
Tolerância a Radiação: Total Ionizing Dose (TID) => >100K
rad (Si)
Single Event Latchup (LET) => 62
MeV-
cm2 / mg
Single Event Upset (SEU) => >20
MeV-
cm2 / mg
Cont.
SAMRH71 Cortex M7SAMRH71 Cortex M7

20. Tipo de Componente: COTS
Ferramentas de Trabalho: Atmel Studio Integrated Development
Environment (IDE) for developing,
debugging and software libraries
Herança de Vôo: N/D
Sugestão de Uso: Atende a todos os requisitos
SAMRH71 Cortex M7
Cont.

21. TMS570LS0432 Cortex R4
Fabricante: Texas Instruments
Arquitetura: ARM cortex-R4
BIT's: 32
Clock: 80 MHz
DMIPS/MHz: 1.66
Protocolo de Comunicação: 1- UART
2- CAN 2- SPI
Pinos I/O: 45
Watchdog: Sim
Memória Interna: 384KB de Flash c/ ECC
32kB RAM
16KB de Flash for Emulated EEPROM
c/ ECC
Controlador de Memória Externa: Sim
Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação: 1,2V
Consumo: 1,5W
High-Perf. Automotive-Grade uC for Safety-Critical Apps

22. Temperatura: -40°C a +125°C
Tolerância a Radiação: N/D
Tipo de Componente: COTS
Ferramentas de Trabalho: Code Composer Studio
Herança de Vôo: CONASAT (inpe)
Sugestão de Uso: Atende a maioria dos requisitos (ITAR
FREE)
Cont.
TMS570LS0432 Cortex R4

24. RAD 750
Fabricante: BAE Systems
Arquitetura: PowerPC 750
BIT's: 32
Clock: 110 a 200 MHz
DMIPS/MHz: 2.1
Protocolo de Comunicação: 1- UART 4- SpaceWire
Pinos I/O: ??
Watchdog: Sim
Memória Interna: 32kB Code
32kB Data
Controlador de Memória Externa: Sim
Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação: 2,5V
Consumo: 5W
Radiation-hardened PowerPC microprocessor

25. Temperatura:
–55 °C a 125 °C
Tolerância a Radiação: Total Ionizing Dose (TID) => >200K
rad (Si)
Single Event Upset (SEU) => <1.6
E-10
errors/bit-day
Latchup-immune
Tipo de Componente: Rad-Tolerant
Ferramentas de Trabalho: Green Hill MULTI e GNU tools
Herança de Vôo: Deep Impact comet chasing
spacecraft, launched in January 2005
Van Allen Probes, launched on August
30, 2012
Curiosity rover, launched November
26, 2011
Sugestão de Uso: Atende aos requisitos
~$200,000 per CPU!
Cont.
RAD 750

27. BRE440 PowerPC
Fabricante: Moog Broad Reach
Arquitetura: PowerPC
BIT's: 32
Clock: 100 MHz
DMIPS/MHz: 2
Protocolo de Comunicação: 2- UART 2- ETH
Pinos I/O: ??
Watchdog: Sim
Memória Interna: 32kB Code cache
32kB Data cache
Controlador de Memória Externa: Sim
Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação: ??
Consumo: 8W
RADHARD CPU

28. Temperatura:
–55 °C a 125 °C
Tolerância a Radiação: Total Ionizing Dose (TID) => >1Mrad
Single Event Upset (SEU) => > 40
anos/upset
Latchup-immune
Tipo de Componente: Rad-hard
Ferramentas de Trabalho: ??
Herança de Vôo: ??
Sugestão de Uso: Atende aos requisitos
Cont.
BRE440 PowerPC

30. NX25F
Fabricante: Andes Technology
Arquitetura: RISC-V
BIT's: 64
Clock:
DMIPS/MHz: ~1
Protocolo de Comunicação:
Pinos I/O:
Watchdog:
Memória Interna: 64kb Cache SRAM
16Mb Local memory
Controlador de Memória Externa: Sim
Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação:
Consumo:
Compact High-Speed 64-bit CPU Core

31. Temperatura:
Tolerância a Radiação:
Tipo de Componente: COTS
Ferramentas de Trabalho: AndeSight™ Integrated Development
Environment
Herança de Vôo:
Sugestão de Uso: Atende a maioria dos requisitos.
Cont.
NX25F

33. CoreRISCV_AXI4 SoftCore
Fabricante: MicroSemi
Arquitetura: RISC-V
BIT's: 32
Clock:
DMIPS/MHz: ~1
Protocolo de Comunicação:
Pinos I/O:
Watchdog:
Memória Interna: 64kb Cache SRAM
16Mb Local memory
Controlador de Memória Externa: Sim
Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação:
Consumo:
Softcore processor designed for use in Microsemi FPGAs
Obs.: Processadores SoftCores tem características como: Clock, Power Supply, Temperatura,
Resistência a Radiação baseadas nas características da FPGA escolhida para abrigar o Core.

34. Temperatura:
Tolerância a Radiação:
Tipo de Componente: COTS
Ferramentas de Trabalho: AndeSight™ Integrated Development
Environment
Herança de Vôo:
Sugestão de Uso: Atende a maioria dos requisitos.
Cont.
CoreRISCV_AXI4 SoftCore
Obs.: Processadores SoftCores tem características como: Clock, Power Supply, Temperatura,
Resistência a Radiação baseadas nas características da FPGA escolhida para abrigar o Core.

36. E76-MC SoftCore
Fabricante: SiFive
Arquitetura: RISC-V
BIT's: 32
Clock:
DMIPS/MHz: 2,3
Protocolo de Comunicação:
Pinos I/O:
Watchdog:
Memória Interna: 64kb Cache SRAM
16Mb Local memory
Controlador de Memória Externa: Sim
Error Detection and Correction
(EDAC):
Sim
Alimentação:
Consumo:
High-performance quad-core 32-bit embedded processor
Obs.: Processadores SoftCores tem características como: Clock, Power Supply, Temperatura,
Resistência a Radiação baseadas nas características da FPGA escolhida para abrigar o Core.

37. Temperatura:
Tolerância a Radiação:
Tipo de Componente: COTS
Ferramentas de Trabalho: AndeSight™ Integrated Development
Environment
Herança de Vôo:
Sugestão de Uso: Atende a maioria dos requisitos.
Cont.
E76-MC SoftCore
Obs.: Processadores SoftCores tem características como: Clock, Power Supply, Temperatura,
Resistência a Radiação baseadas nas características da FPGA escolhida para abrigar o Core.

40. Fonte: Leveraging the Openness and Modularity of RISC-V in Space
Authors: Stefano Di Mascio, Alessandra Menicucci, Eberhard Gill, Gianluca Furano,
Claudio Monteleone