SpaceWire - SpaceWire

Especificações do SpaceWire
Criado por Agência Espacial Europeia
Velocidade 2,0-400 Mbit / s
Estilo Serial
Interface de hotplugging sim
Interface externa sim
Especificações do conector SpaceWire
Modelo Conector de dados
História de produção
Designer Agência Espacial Europeia
Especificações Gerais
Hot pluggable sim
Externo sim
Sinal de áudio Não
Sinal de vídeo Não
Alfinetes 9
Conector Micro-D
Dados
Sinal de dados sim
Taxa de bits 2,0-400 Mbit / s
Protocolo Serial
Pin out
Alfinete Nome Descrição
Pino 1 DIN + Dados na pos.
Pino 2 SIN + Strobe na posição
Pino 3 Escudo Interno Chão
Pino 4 SOUT- Strobe Out Neg.
Pino 5 DOUT- Data Out Neg.
Pino 6 DIN- Dados em negociação
Pino 7 PECADO- Strobe In Neg.
Pino 8 SOUT + Strobe Out Pos.
Pino 9 DOUT + Pos. De saída de dados

SpaceWire é uma rede de comunicação de nave espacial baseada em parte no padrão de comunicações IEEE 1355 . É coordenado pela Agência Espacial Europeia (ESA) em colaboração com agências espaciais internacionais, incluindo NASA , JAXA e RKA .

Dentro de uma rede SpaceWire os nós estão ligados por meio de baixo custo e baixa latência , full-duplex , ponto-a-ponto ligações em série, e a comutação de pacotes fenda espacial de encaminhamento routers. O SpaceWire cobre duas (física e link de dados) das sete camadas do modelo OSI para comunicações.

Arquitetura

Camada física

A modulação e os formatos de dados do SpaceWire geralmente seguem a codificação strobe de dados - sinalização finalizada diferencial (DS-DE) parte do IEEE Std 1355-1995. O SpaceWire utiliza comunicação assíncrona e permite velocidades entre 2 Mbit / se 200 Mbit / s, com taxa de sinalização inicial de 10 Mbit / s. O DS-DE é preferido porque descreve modulação, formatos de bits, roteamento, controle de fluxo e detecção de erros em hardware, com pouca necessidade de software. O SpaceWire também tem taxas de erro muito baixas, comportamento determinístico do sistema e eletrônica digital relativamente simples. A SpaceWire substituiu os antigos drivers diferenciais PECL na camada física do IEEE 1355 DS-DE por sinalização diferencial de baixa tensão (LVDS). A SpaceWire também propõe o uso de conectores de 9 pinos qualificados para uso espacial.

SpaceWire e IEEE 1355 DS-DE permitem um conjunto mais amplo de velocidades para transmissão de dados e alguns novos recursos para failover automático . Os recursos de failover permitem que os dados encontrem rotas alternativas, de modo que uma espaçonave pode ter vários barramentos de dados e ser tolerante a falhas . O SpaceWire também permite a propagação de interrupções de tempo em links SpaceWire, eliminando a necessidade de intervalos de tempo separados.

Camada de link

Cada caractere transferido começa com um bit de paridade e um bit de sinalizador de controle de dados. Se o sinalizador de controle de dados for 0 bit, segue-se um caractere LSB de 8 bits. Caso contrário, um dos códigos de controle, incluindo fim do pacote (EOP).

Camada de rede

Os frames de dados da rede são os seguintes:

Byte de endereço Byte de endereço ... ID de protocolo Dados do quadro

Um ou mais bytes de endereço são usados ​​para o roteamento. Os endereços são físicos (0-31) ou lógicos. A diferença é que os endereços físicos são excluídos do cabeçalho do quadro durante o roteamento - que é usado para roteamento baseado em salto (com base no caminho especificado no próprio quadro). Os endereços lógicos também podem ser excluídos, dependendo da configuração do roteador.

Interconexão

Os dispositivos de hardware podem ser conectados diretamente ou por meio de um roteador SpaceWire. No primeiro caso, geralmente pares de dispositivos são usados ​​para garantir uma operação à prova de falhas - que, no entanto, é tratada pelo software.

Um roteador SpaceWire é geralmente um dispositivo do tipo switch de barra cruzada , operando no modo de comutação buraco de minhoca . Isso também pode limitar a velocidade da comunicação para a velocidade comum mais baixa. As decisões de roteamento são baseadas na tabela de roteamento programada e no conteúdo inicial do quadro de entrada.

Usos

O SpaceWire é usado em todo o mundo. Seu uso começou principalmente em projetos da ESA , mas atualmente é usado pela NASA , JAXA , RKA e muitas outras organizações e empresas. Alguns projetos da NASA usá-lo incluem o Telescópio Espacial James Webb , de Swift Telescópio de Alerta de Ruptura , a Lunar Reconnaissance Orbiter , LCROSS , o Geostationary Operational Environmental Satellite (GOES-R) e a digitalização Testbed, anteriormente conhecido como as comunicações, navegação e Networking Cama de teste reconfigurável (CoNNeCT). Também foi selecionado pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos para Espaço com Capacidade de Resposta Operacional. Iniciativas SpaceWire estão sendo coordenadas entre várias agências espaciais no quadro do CCSDS , a fim de estender seu modelo de comunicação para as camadas de rede e transporte do modelo OSI .

O SpaceWire oferece suporte a redes e sistemas altamente tolerantes a falhas , o que é um dos motivos de sua popularidade.

Protocolos

A ESA tem um projeto de especificação em vigor para o protocolo ID.

Os seguintes IDs de protocolo foram atribuídos no ECSS-E-ST-50-11:

ID de protocolo Nome Descrição
1 Protocolo de acesso à memória remota ( RMAP ) usado para acessar / alterar remotamente a configuração de registro dos dispositivos
2 Protocolo de transferência de pacotes CCSDS um protocolo comum usado para enviar telecomandos e receber telemetria
238 Proposta para protocolo de entrega de dados confiáveis ( RDDP ) usado em GOES-R
239 Protocolo universal de transferência serial ( STUP ) Usado em SMCS-332 ASIC

Referências

Outras fontes

links externos

Fornecedores comerciais de equipamentos SpaceWire:

Núcleos de IP SpaceWire:

Artigos: