SpaceVPX VITA78 架构简述

前言

整理了最近学习的一些内容，可能有误，仅供学习交流和参考。OpenVPX [VITA 65] 背板标准已被选为 SpaceVPX 背板标准化工作的基础。 SpaceVPX 系统规范旨在将 VPX 标准与航天市场联系起来。 SpaceVPX 通过添加航天器接口和平衡容错来增强 [VITA 65] OpenVPX 行业标准。 SpaceVPX 是作为下一代空间互连标准 (NGSIS) 工作组产品范围的标准化元素而开发的。 主要重点是通过空间应用所需的功能增强 OpenVPX 标准，例如单点容错、航天器接口、备用模块支持、冗余管理以及状态和诊断支持。

1.基本模块及连接

1.1数据系统

上图中每个框代表一个模块功能，左边的模块为主份，右边模块为备份（冗余部分）。基本模块有电源模块、有效载荷模块、控制模块、控制交换模块、数据交换模块、SpaceUM模块。 大多数空间系统中的主要数据流由蓝色框显示，通常作为有效载荷模块实现。蓝色箭头为可能的数据流向。

数据背板分为两种：网状数据背板和星形数据背板。
1.网状数据背板：网状数据背板专门提供系统内有效载荷模块之间的最大同步数据连接，且不需要数据交换模块，但是所需线路较为复杂，如下图所示。

2. 星形数据背板 ：星形数据背板在相关有效载荷模块之间提供最大数量的连接，从而降低整个系统的成本。 如下图所示，主份数据交换机与每个主份和备份有效载荷模块都有连接。 对于 SpaceVPX，包含冗余交换机可提高整个系统的容错能力。 冗余交换机的所有连接都模仿主交换机的连接。

1.2系统控制器和控制平面连接

系统控制器（System Controller）是 SpaceVPX 标准的重要组成部分。 如下图所示，系统控制器可以使用控制平面与所有其他有效载荷和交换模块进行通信，其速率比公共设施平面上可能的速度快 10 到 1000 倍，但比在数据平面上可能的速度慢 10 到 1000 倍。 系统控制器可以使用控制平面来执行命令处理、详细的遥测收集、模块、控制和数据网络设置和监控或中速数据传输。 控制交换模块将冗余控制平面路由到 SpaceVPX 系统中的所有其他模块。 控制开关功能可以与系统控制器、数据开关或任何有效载荷模块功能结合使用。 冗余控制器连接与主控制器连接类似。 SpaceVPX 将 SpaceWire 用于所有控制平面链接和交换机。 OpenVPX 支持使用 PCI Express 或以太网的控制平面的类似结构。

1.3系统控制器和公用平面连接

系统控制器还控制公用平面信号分配到所有逻辑模块。 如下图 所示，每个系统控制器将公用设施平面信号（例如，复位、参考时钟等）的相同副本路由到每个激活的空间公用设施管理 (SpaceUM) 模块。 由于每个 SpaceUM 模块支持实用平面选择，最多可选择 2 (3U) 或 8 (6U) 个逻辑模块，因此 SpaceVPX 系统最多支持四个 SpaceUM 模块。 SpaceUM 模块是SpaceVPX 系统特有模块，在OpenVPX 系统中是没有的。

1.4公用平面电源连接

公用平面电源连接也通过 SpaceVPX 系统中的 SpaceUM 模块进行路由。公用平面电源连接至少由双电源模块组成，为 SpaceVPX 系统提供电源。 最终的模块电源选择由 SpaceUM 模块单独选择，并为每个逻辑模块单独路由。

2.公用信号

2.1电源

1. Vs1、Vs2、Vs3：供电电源，一般情况下分别为12v、5v、3.3v，接在P0/J0管脚
2. 3.3V_AUX、+/-12V_AUX：非主电源，电源转换电路出现问题时起作用,VITA46中要求最大电流为1A
3. VBAT: 当使用电池或其他电源连接到VBAT脚上时，当VDD 断电时，可以保存备份寄存器的内容
4. 地

2.2System Controller (SYS_CON)

系统控制信号，SYS_CON* = grounded且 SYS_CONP* = open，表明该插槽是系统控制器；SYS_CON* = open 或 SYS_CONP* = grounded，表明该插槽不是系统控制器

2.3System Reset（SYSRESET*）

系统复位信号， O[1…8]_SYSRESET表示一个SpaceUM控制下的8个模块的复位信号，O1_SYSRESET表示某个SpaceUM控制的第一个模块的复位信号。

3. 机箱管理

机箱管理器使用 IPMB 上的通信来控制和监视机箱中的 VPX 模块。 它支持 IPMI 协议或直接访问协议，以便与 VPX 模块进行通信。 它还监控 VPX 模块提供的底盘基础设施，包括用于电压和温度监控的传感器。 它还支持使用 VPX 模块电源控制和使用 SM_RESET* 的 IPMC 恢复的系统操作配置。