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

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化的開發。

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

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展成熟的工業技術，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化用例的標準。

CompactPCI 串行規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議。

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

除了系統左側的系統插槽 （A） 外，系統右側的第二個系統插槽 （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插槽，并且兩個系統插槽相互連接。總之，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或任何其他協議的雙星架構。

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

該規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中的單個卡。熱插拔功能對于在軌衛星來說確實不是必需的，但實際上在地面和測試系統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。

由于Space CompactPCI Serial旨在用于傳導冷卻環境，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 的數據速率。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舒適靈活的系統管理。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。電源和系統管理不是 Space CompactPCI 串行規范的一部分。

太空中的惡劣環境，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。其他機械或環境措施，如SEU電阻，未在標準規范中定義，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中的位置。

Space CompactPCI Serial允許在空間中使用已建立的工業技術，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