航空航天的商業(yè)化，就像這個OneWeb項目一樣，增加了老牌公司為這個市場開發(fā)有競爭力的產品的壓力。一種可能的選擇是依靠現(xiàn)有的國際標準，以便在開發(fā)和項目生命周期中節(jié)省時間和成本。

采用這樣的標準并使其適應太空要求也是空中客車公司、泰雷茲阿萊尼亞公司等一批全球太空參與者所追求的解決方案：他們決定采用一種相當新的、功能強大但已經經過行業(yè)驗證的標準：CompactPCI Serial。使用這樣的成熟標準還有助于減少航空電子設備硬件的過時問題，同時顯著降低硬件和軟件的復雜性和成本。

空間應用的可用性和開放接口

除了完全定制的解決方案外，VPX 長期以來一直是太空嵌入式系統(tǒng)的唯一標準，但 CompactPCI 在太空應用中也有著悠久的歷史。CompactPCI使用的著名例子包括好奇號火星探測器在衛(wèi)星控制中的應用及其在國際空間站科學任務中的實施。即使是 CompactPCI 系列基本規(guī)格也具有已經定義和到位的空間所需的機械和傳導冷卻技術。

此外，與 VPX 相比，靈活的 CompactPCI 串行標準提供了更易于使用和成本優(yōu)化的開發(fā)。

例如，Space CompactPCI Serial的典型應用可以是平臺和衛(wèi)星上有效載荷控制器的實現(xiàn)。

Space CompactPCI Serial 是高度復雜市場最合乎邏輯的選擇，同時可重復使用和發(fā)展成熟的工業(yè)技術，并顯著降低成本。同時，從CompactPCI Serial中刪除了一些未使用的功能，以使標準更加簡化，同時添加了其他屬性以優(yōu)化用例的標準。

CompactPCI 串行規(guī)范擴展的兩個主要變化是定義雙星架構以提高可用性，以及增加了開放管理總線，允許集成空間應用中常見的不同通信協(xié)議。

CompactPCI Serial基本規(guī)范定義了單星架構，而Space CompactPCI Serial現(xiàn)在對稱地將這些互連的使用量加倍，因此如果一個CPU發(fā)生故障，整個系統(tǒng)的功能將不受影響。提高可用性對于在太空中使用至關重要，特別是因為在衛(wèi)星在軌道上時簡單地交換CPU卡有點困難。

除了系統(tǒng)左側的系統(tǒng)插槽 （A） 外，系統(tǒng)右側的第二個系統(tǒng)插槽 （B） 也使用相同的路由方法。所有七個外圍設備插槽都連接到兩個系統(tǒng)插槽，并且兩個系統(tǒng)插槽相互連接?？傊?，這些鏈路構建了一個完全網狀的互連網絡。全網狀網絡不限于任何特定協(xié)議，可用于以太網、SpaceWire、TTEthernet 和 EtherSpace 等物理互連標準。

與全網狀網絡并行，兩個系統(tǒng)插槽都可以通過八個特定的差分鏈路連接到任何外圍板。這些鏈路也可用于任何協(xié)議，具體取決于應用和各個電路板。此雙星體系結構旨在用于高可用性解決方案。

其結果是通過背板并行靈活地使用全網狀以太網網絡，以及通過PCI Express或任何其他協(xié)議的雙星架構。

圖1：Space CompactPCI Serial定義了第二個系統(tǒng)插槽，為PCI-Express形成了雙星架構。

該規(guī)范定義了一個實用程序連接器，可以通過開放式管理總線進行控制和配置。它接管了熱插拔功能，因為它用于CompactPCI串行，并允許打開和關閉系統(tǒng)中的單個卡。熱插拔功能對于在軌衛(wèi)星來說確實不是必需的，但實際上在地面和測試系統(tǒng)的集成過程中非常有用，這仍然可以通過PCI Express和普通的CompactPCI串行卡實現(xiàn)。

由于Space CompactPCI Serial旨在用于傳導冷卻環(huán)境，因此機械設計與CompactPCI Serial完全兼容，但板對板間距為5HP ［水平間距= 25.4 mm］而不是4HP ［20.3 mm］，以允許每塊板使用傳導冷卻框架。目前，工作組成員已經在為Space CompactPCI Serial開發(fā)特定的標準背板。

高速背板互連和連接器旨在支持每差分對 12.5 Gbit/s 的數(shù)據(jù)速率。全網狀網絡的加速帶寬為 400 Gbit/s。此外，雙星互連同時支持 1 Tbit/s 的吞吐量速率。

基礎設施信號可實現(xiàn)舒適靈活的系統(tǒng)管理。除I2C總線外，還支持CAN總線。電源為12伏;可選的 5V 待機電壓可用于支持掛起模式或睡眠模式。電源軌可以是單個平面，也可以單獨供電和控制每塊板。電源和系統(tǒng)管理不是 Space CompactPCI 串行規(guī)范的一部分。

太空中的惡劣環(huán)境，尤其是真空條件，對連接器的要求很高。該材料不得脫氣，因為一些脫氣的材料會在衛(wèi)星的敏感透鏡上留下沉積物。除氣測試已經確認了用于Space CompactPCI Serial的連接器的資格。其他機械或環(huán)境措施，如SEU電阻，未在標準規(guī)范中定義，因為這些措施取決于客戶的要求以及電路板在應用和終端系統(tǒng)中的位置。

Space CompactPCI Serial允許在空間中使用已建立的工業(yè)技術，從而可以經濟高效地將最新技術用于空間應用。開放標準保證了來自不同供應商的不同電路板的互操作性，并幫助設計人員在一次任務中重復使用解決方案。

審核編輯：郭婷