GB/T 38065-2019 航天器SpaceWire总线技术要求

犐犆犛４９．０２０

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／—

犌犅犜３８０６５２０１９

犛犪犮犲犠犻狉犲

狆

犜犲犮犺狀犻犮犪犾狉犲狌犻狉犲犿犲狀狋狊狅犳犛犪犮犲犠犻狉犲犫狌狊狅狀狊犪犮犲犮狉犪犳狋

狇狆狆

２０１９１０１８２０２００５０１

／—

犌犅犜３８０６５２０１９

目次

前言…………………………Ⅲ

１范围………………………１

２规范性引用文件…………………………１

、………………………

３术语和定义缩略语１

３．１术语和定义…………………………１

３．２缩略语………………４

４一般要求…………………４

４．１总线结构……………４

４．２协议栈………………５

５详细要求…………………６

５．１物理层………………６

５．１．１电缆……………６

５．１．２连接器…………………………６

５．１．３电缆组件………………………７

５．１．４ＰＣＢ布线………………………９

５．２信号层………………９

５．２．１ＬＶＤＳ…………………………９

５．２．２信号编码………………………１１

５．２．３ＳａｃｅＷｉｒｅ链路………………１１

ｐ

５．２．４链路速率………………………１１

５．３字符层………………１２

５．３．１数据字符………………………１２

５．３．２控制字符………………………１２

５．３．３控制码…………………………１３

５．３．４奇偶校验………………………１３

５．３．５初始传输字符…………………１３

／………

５．３．６链路发送器接收器与主机系统接口１３

５．４交换层………………１４

５．４．１链路字符和标准字符…………１４

５．４．２字符传输优先级………………１４

５．４．３链路流控制……………………１４

５．４．４链路状态机……………………１５

５．４．５链路初始化……………………１８

５．４．６差错检测………………………２０

５．５包层…………………２１

５．５．１包的定义………………………２１

５．５．２ＣＣＳＤＳ包在ＳａｃｅＷｉｒｅ网络上的传输………２１

ｐ

Ⅰ

／—

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５．６网络层………………２１

５．６．１基本特性………………………２１

５．６．２ＳａｃｅＷｉｒｅ路由………………２３

ｐ

５．６．３ＳａｃｅＷｉｒｅ节点………………２４

ｐ

５．６．４ＳａｃｅＷｉｒｅ网络………………２４

ｐ

５．６．５网络时间………………………２４

６故障恢复机制……………２５

６．１交换层故障及处理…………………２５

６．１．１交换层故障类型………………２５

６．１．２交换层故障处理………………２５

６．２网络层故障及处理…………………２５

６．２．１链接错误处理…………………２５

６．２．２接收到包错误结束字符处理…………………２５

６．２．３无效目的地址处理……………２６

６．３链路错误恢复………………………２６

６．４应用层故障处理……………………２６

６．４．１应用层约定……………………２６

６．４．２链路初始化超时故障处理……………………２７

６．４．３包传输超时故障处理…………２７

６．４．４包接收超时故障处理…………２７

７典型应用…………………２７

７．１系统设计……………２７

７．２工艺设计……………２８

７．２．１ＰＣＢ设计…………………………２８

７．２．２连接器焊接………………………２８

７．３结构设计……………２８

Ⅱ

／—

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前言

本标准按照／—给出的规则起草。

ＧＢＴ１．１２００９

本标准由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（／）提出并归口。

ＳＡＣＴＣ４２５

本标准起草单位：上海航天计算机技术研究所、北京控制工程研究所、山东博达特种电缆有限公司、

、、。

西安微电子技术研究所航天时代电子技术股份有限公司北京荣俊恺业电子技术有限公司

本标准主要起草人：徐瑞瑞、朱新忠、赖晓敏、史琴、周秀娟、泮朋军、张风源、罗唤霖、吴杰、蒋仁兴、

、、、、、、、、、。

刘波赵汝海宋义达梁洁玫张凯王剑峰彭清华甘军宁曾俊杰包勇

Ⅲ

／—

犌犅犜３８０６５２０１９

航天器犛犪犮犲犠犻狉犲总线技术要求

狆

１范围

本标准规定了ＳａｃｅＷｉｒｅ总线及其相关设备接口的一般要求、详细要求、故障恢复机制以及典型

ｐ

应用。

本标准适用于各种航天器内的ＳａｃｅＷｉｒｅ总线及其相关设备的研制与使用。

ｐ

２规范性引用文件

。，

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。，（）。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

—（）（，）［

ＩＥＥＥ１３５５１９９５异构互连ＨＩＣ低成本用于并行系统结构低延迟可扩展串行互连ＩＥＥＥ

（），（，

ＳｔａｎｄａｒｄｆｏｒＨｅｔｅｒｏｅｎｅｏｕｓＩｎｔｅｒＣｏｎｎｅｃｔＨＩＣＬｏｗＣｏｓｔＬｏｗＬａｔｅｎｃＳｃａｌａｂｌｅＳｅｒｉａｌＩｎｔｅｒｃｏｎ

ｇｙ

ｎｅｃｔｆｏｒＰａｒａｌｌｅｌＳｓｔｅｍＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）］

ｙ

—可量测相干接口（）用低压差动信号（）［

ＩＥＥＥ１５９６．３１９９６ＳＣＩＬＶＤＳＩＥＥＥＳｔａｎｄａｒｄｆｏｒＬｏｗ

（）（）］

ＶｏｌｔａｅＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＳｉｎａｌｓＬＶＤＳｆｏｒＳｃａｌａｂｌｅＣｏｈｅｒｅｎｔＩｎｔｅｒｆａｃｅＳＣＩ

ｇｇ

３术语和定义、缩略语

３．１术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

３．１．１

链路犾犻狀犽

两个ＳａｃｅＷｉｒｅ端口之间用于传输数据和控制信息的双向链接。

ｐ

３．１．２

节点狀狅犱犲

，、。

ＳａｃｅＷｉｒｅ包的源发地或目的地可为存储器传感器或其他接入ＳａｃｅＷｉｒｅ网络的设备

ｐｐ

注：节点包含一个或多个ＳａｃｅＷｉｒｅ端口。

ｐ

３．１．３

路由器狉狅狌狋犲狉

包含一个开关矩阵一个或多个端口根据每个包的目的地址控制路由开关将其从一

、ＳａｃｅＷｉｒｅ，，

ｐ

个ＳａｃｅＷｉｒｅ端口交换至另一个ＳａｃｅＷｉｒｅ端口的器件。

ｐｐ

３．１．４

网络狀犲狋狑狅狉犽

、、（），，。

由节点链路路由器可选构成节点与节点间通过链路和路由器相互连接实现数据包的传输

３．１．５

端口狅狉狋

狆

，。

ＳａｃｅＷｉｒｅ总线接口含输入口和输出口

ｐ

１

／—

犌犅犜３８０６５２０１９

３．１．６

协议栈狉狅狋狅犮狅犾狊狋犪犮犽

狆

网络中各层协议的总和。

注：网络中的数据依次从顶层协议传递到底层协议，再从底层协议依次传递到顶层协议。ＳａｃｅＷｉｒｅ网络的协议

ｐ

栈由底层到顶层依次为物理层、信号层、字符层、交换层、包层、网络层和应用层（用户自定义）。

３．１．７

物理层犺狊犻犮犪犾犾犪犲狉

狆狔狔

，、。

规定物理互连介质如电缆接插件等的协议层

３．１．８

信号层狊犻狀犪犾犾犲狏犲犾

犵

规定ＳａｃｅＷｉｒｅ电信号电气特性、噪声容限和信号编码方式的协议层。

ｐ

３．１．９

字符层犮犺犪狉犪犮狋犲狉犾犲狏犲犾

规定如何将数据和控制字符转换成位流的协议层。

３．１．１０

交换层犲狓犮犺犪狀犲犾犲狏犲犾

犵

、、。

规定链路初始化链路流控制链路错误检测以及链路错误恢复机制的协议层

３．１．１１

包层犪犮犽犲狋犾犲狏犲犾

狆

规定如何将数据组织成可以在链路或网络上传输的包的协议层。

３．１．１２

网络层狀犲狋狑狅狉犽犾犲狏犲犾

规定数据包如何通过网络从源节点传输到目标节点的协议层。

３．１．１３

故障恢复机制犲狉狉狅狉狉犲犮狅狏犲狉狊犮犺犲犿犲

狔

在ＳａｃｅＷｉｒｅ链路上发现并处理错误的方法。

ｐ

３．１．１４

数据阀控；

犱犪狋犪狊狋狉狅犫犲犇犛

将数据位流和时钟信号编码成两个信号，一个为原始数据位流，称为数据信号（信号），另一个信

Ｄ

号在数据位流不变化时翻转，称为阀控信号（信号）。

Ｓ

３．１．１５

数据字符犱犪狋犪犮犺犪狉犪犮狋犲狉

，，。

编码后的数据字节位宽可在链路上传输

ＤＳ１０

３．１．１６

控制字符犮狅狀狋狉狅犾犮犺犪狉犪犮狋犲狉

用于在链路上传递控制信息的字符。

３．１．１７

包结束标识犲狀犱狅犳犪犮犽犲狋犿犪狉犽犲狉

狆

，，（，）（

控制字符指示包的结束包括包结束字符ＥｎｄｏｆａｃｋｅｔＥＯＰ和包错误结束字符Ｅｒｒｏｒｅｎｄｏｆ

ｐ

，）。

ｐａｃｋｅｔＥＥＰ

３．１．１８

标准字符狀狅狉犿犪犾犮犺犪狉犪犮狋犲狉

数据字符、及的统称。

ＥＯＰＥＥＰ

２

／—

犌犅犜３８０６５２０１９

３．１．１９

流控制令牌字符；

犳犾狅狑犮狅狀狋狉狅犾狋狅犽犲狀犉犆犜

用于管理链路上的数据流的控制字符。

：。

注一个流控制令牌表示可以再接收个标准字符

８

３．１．２０

转义字符；

犲狊犮犪犲犮犺犪狉犪犮狋犲狉犈犛犆

狆

，。

控制字符与其他控制字符或数据字符组合成控制码

３．１．２１

控制码犮狅狀狋狉狅犾犮狅犱犲

，（）（）。

两个控制字符组成的字符序列包括空闲码Ｎｕｌｌ和时间码ＴｉｍｅＣｏｄｅ

３．１．２２

空闲码犖狌犾犾

由一个ＥＳＣ和一个ＦＣＴ组成的控制码。

注：当链路上无数据或控制字符传输时，持续发送空闲码，以保持链路活跃。

３．１．２３

时间码犜犻犿犲犆狅犱犲

，，

用于同步网络时间由一个和一个数据字符组成数据字符由位的信息时间和

ＳａｃｅＷｉｒｅＥＳＣ６２

ｐ

位保留位组成的控制码。

３．１．２４

链路字符犾犻狀犽犮犺犪狉犪犮狋犲狉

，，。

用于控制链路上的数据流仅在链路层传输的控制字符或控制码包括和

ＦＣＴＮｕｌｌ

３．１．２５

包犪犮犽犲狋

狆

、、。

由目的地址包装数据包结束标识组成的标准字符序列

３．１．２６

链路速率犱犪狋犪狊犻狀犪犾犾犻狀狉犪狋犲

犵犵

控制字符及数据字符位流在链路上的传输速率。

３．１．２７

自启动犃狌狋狅犛狋犪狉狋

。，。

通过软件或硬件方式实现的配置参数置位后ＳａｃｅＷｉｒｅ端口一旦接收到Ｎｕｌｌ即打开链路

ｐ

３．１．２８

链路启动犔犻狀犽犛狋犪狉狋

通过软件或硬件方式实现的配置参数。置位后，端口发送以启动链路。

ＳａｃｅＷｉｒｅＮｕｌｌＳａｃｅＷｉｒｅ

ｐｐ

３．１．２９

主机系统犺狅狊狋狊狊狋犲犿

狔

链路接口接入的系统，如计算机、传感器、存储器。

注：主机系统可不含处理器。

３．１．３０

链路接口犾犻狀犽犻狀狋犲狉犳犪犮犲

，；

ＳａｃｅＷｉｒｅ总线接口包含一个从主机系统取数发送到ＳａｃｅＷｉｒｅ链路上的发送器一个从

ｐｐ

ＳａｃｅＷｉｒｅ链路接收数据传送至主机系统的接收器。

ｐ

３

／—

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３．１．３１

逻辑地址犾狅犻犮犪犾犪犱犱狉犲狊狊

犵

，。

位于包首指示包的目的地的数据字符

３．１．３２

偏斜狊犽犲狑

信号上升沿或下降沿的实际到达时间与预期到达时间之间的差值。

３．１．３３

抖动犻狋狋犲狉

犼

信号的时域变化与其理想位置之间的偏差。

３．２缩略语

下列缩略语适用于本文件。

：（）

ＣＣＳＤＳ空间数据系统咨询委员会ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｖｅｃｏｍｍｉｔｔｅｅｆｏｒｓａｃｅｄａｔａｓｓｔｅｍｓ

ｐｙ

：（）

数据阀控

ＤＳｄａｔａｓｔｒｏｂｅ

：包错误结束字符（）

ＥＥＰｅｒｒｏｒｅｎｄｏｆａｃｋｅｔ

ｐ

：（）

ＥＭＣ电磁兼容性ｅｌｅｃｔｒｏｍａｎｅｔｉｃｃｏｍａｔｉｂｉｌｉｔ

ｇｐｙ

：（）

ＥＯＰ包结束字符ｅｎｄｏｆａｃｋｅｔ

ｐ

：（）

ＥＳＣ转义字符ｅｓｃａｅｃｈａｒａｃｔｅｒ

ｐ

：（）

ＦＣＴ流控制令牌字符ｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌｔｏｋｅｎ

：（）

ＦＩＦＯ先进先出存储器ｆｉｒｓｔｉｎｆｉｒｓｔｏｕｔｍｅｍｏｒ

ｙ

：（）

ＬＣｈａｒ链路字符ｌｉｎｋｃｈａｒａｃｔｅｒ

：（）

ＬＳＢ最低有效位ｌｅａｓｔｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｂｉｔ

ｇ

：（）

ＬＶＤＳ低电压差分信号ｌｏｗｖｏｌｔａｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｉｎａｌｌｉｎ

ｇｇｇ

：（）

ＭＳＢ最高有效位ｌｅａｓｔｓｉｎｉｆｉｃａｎｔｂｉｔ

ｇ

：（）

ＮＣｈａｒ标准字符ｎｏｒｍａｌｃｈａｒａｃｔｅｒ

：（）

ＰＣＢ印制电路板ｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｂｏａｒｄ

：远程存储访问协议（）

ＲＭＡＰｒｅｍｏｔｅｍｅｍｏｒａｃｃｅｓｓｒｏｔｏｃｏｌ

ｙｐ

４一般要求

４．１总线结构

、，（）。

ＳａｃｅＷｉｒｅ总线网络由节点路由器和链路组成节点之间通过链路和路由器可选连接一个最

ｐ

简网络，由两个节点和一条链路组成，如图所示；一个较为复杂的网络，由多个节点、路由器及多条链

１

路组成，如图所示。其中，链路为全双工、串行、点到点传输线路，传输介质为屏蔽双绞线。网络中的

２

信息交互以数据包的方式进行传输，数据包的源及目的设备均为节点。

图１犛犪犮犲犠犻狉犲最简网络示意图

狆

４

／—

犌犅犜３８０６５２０１９

图复杂网络示意图

２犛犪犮犲犠犻狉犲

狆

４．２协议栈

、、、、、，。

协议栈由物理层信号层字符层交换层包层网络层及应用层组成如图所示

ＳａｃｅＷｉｒｅ３

ｐ

图３犛犪犮犲犠犻狉犲协议栈示意图

狆

各协议层规定内容如下：

物理层提供传送数据的物理通路包括电缆连接器电缆组件走线等物理介质本标

），、、、。

ａＰＣＢ

连接器电缆组件走线等进行了约束

准对电缆、、、；

ＰＣＢ

ｂ）信号层提供可靠的信号传输模式。本标准规定了信号经ＤＳ编码后以ＬＶＤＳ电平形式传输，

、、；

对ＬＶＤＳ信号噪声门限ＤＳ编码链路速率等进行了规定

）字符层定义数据字符、控制字符和控制码；

ｃ

ｄ）交换层旨在物理通道上建立可靠的数据传输链路；

）包层定义数据链路上传输的数据包格式；

ｅ

）网络层定义网络构成和运行机制；

ｆ

）应用层由用户自行定义。

ｇ

５

／—

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５详细要求

５．１物理层

５．１．１电缆

５．１．１．１电缆结构

电缆由对相互绝缘的双绞屏蔽线和外绝缘层构成。

ＳａｃｅＷｉｒｅ４

ｐ

５．１．１．２差分特征阻抗

差分对的特征阻抗应为（）。

１００±６Ω

５．１．１．３偏斜

差分对之内的信号偏斜应小于／；差分对之间的信号偏斜应小于／。

０．０５ｎｓｍ０．１ｎｓｍ

５．１．２连接器

５．１．２．１选型

、，、

连接器可选用微距型芯压接或焊接连接器也可选用其他类型的可用于差分信

ＳａｃｅＷｉｒｅＤ９

ｐ

。，。

号传输的接插件同一网络内的设备宜选用相同规格的连接器以便于快速组网以及设备和电缆的复用

５．１．２．２插座

，，。

设备端宜采用孔式插座插座应为直针式以提高设备的抗震性插座安装时应与设备壳体良好接

，。

触搭接电阻小于１０ｍΩ

５．１．２．３插头

，。

电缆端宜采用针式插头电缆屏蔽层通过防电磁干扰尾罩与连接器的保护罩连接

５．１．２．４连接器接点定义

芯连接器的接点定义如表和图所示。

９１４

表连接器接点定义

１

连接器接点号信号名称

１Ｄｉｎ＋

２Ｓｉｎ＋

可不连接或连接到电缆的内屏蔽层，根据系统及设备的接

３

地设计进行选择，宜连接

４Ｓｏｕｔ－

５Ｄｏｕｔ－

６Ｄｉｎ－

７Ｓｉｎ－

８Ｓｏｕｔ＋

９Ｄｏｕｔ＋

６

／—

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图４犛犪犮犲犠犻狉犲连接器接点定义图

狆

５．１．２．５连接器与印制板的连接

，，。

连接器通过飞线连接到印制板所有飞线修剪等长差分对进行双绞若连接器接点与内屏蔽层

３

连接，则从内屏蔽层引线连接到印制板的信号地。

５．１．３电缆组件

５．１．３．１组成

电缆组件由两个相同的连接器和一根电缆组成。

５．１．３．２电缆长度和电气性能

、。

电缆的最大长度取决于信号和信号的偏斜抖动及信号衰减

ＤＳ

电缆组件的差分对之内的信号偏斜应小于／。

０．０５ｎｓｍ

电缆组件的差分对之间的信号偏斜应小于／。

０．１ｎｓｍ

５．１．３．３电缆组件连接

，，。

电缆组件的连接有两种方式方式一如图和表所示方式二如图和表所示

５２６３

图５犛犪犮犲犠犻狉犲电缆组件连接方式一示意图

狆

７

／—

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表２电缆组件连接方式一接点表

连接器信号连接器管脚电缆连接器管脚连接器信号

ＡＡＢＢ

ＡＤｉｎ＋１连接９ＢＤｏｕｔ＋

ＡＤｉｎ－６连接５ＢＤｏｕｔ－

ＡＳｉｎ＋２连接８ＢＳｏｕｔ＋

ＡＳｉｎ－７连接４ＢＳｏｕｔ－

ＡＧＮＤＢＧＮＤ