Космический протокол Cubesat

Космический протокол CubeSat
Оригинальный автор(ы)	Йохан де Клавиль Кристиансен
Разработчик(и)	СпейсИнвентор , Гомспейс
Первоначальный выпуск	26 апреля 2010 г.
Стабильная версия	1,6 / 17 апреля 2020 г .; 4 года назад
Написано в	С , Питон
Операционная система	FreeRTOS , Linux , Mac OS X , Microsoft Windows
Тип	Протокол
Лицензия	Меньшая стандартная общественная лицензия GNU
Веб-сайт	Библиотека Github космического протокола CubeSat

Космический протокол CubeSat ( CSP ) — небольшой протокол доставки сетевого уровня, разработанный для CubeSat . ^{[ нужна ссылка ]} Идея была развита группой студентов из Ольборгского университета в 2008 году и получила дальнейшее развитие для миссии AAUSAT3 CubeSat, запущенной в 2013 году. Протокол основан на 32-битном заголовке, содержащем информацию как сетевого, так и транспортного уровня. Его реализация предназначена для встраиваемых систем, таких как 8-битный микропроцессор AVR и 32-битный ARM и AVR от Atmel. Реализация написана на C и портирована для работы в FreeRTOS и POSIX, а также в операционных системах на основе pthreads, таких как Linux . Трехбуквенная аббревиатура CSP была принята в качестве аббревиатуры CAN Space Protocol , поскольку первый драйвер MAC-уровня был написан для CAN -шины. С тех пор физический уровень был расширен за счет включения нескольких других технологий, поэтому название было расширено до более общего космического протокола CubeSat без изменения аббревиатуры.

Протокол и его реализацию до сих пор активно поддерживают Йохан де Клавиль Кристиансен, Space Inventor и GomSpace. Исходный код доступен по лицензии LGPL и размещен на GitHub .

Описание

Космический протокол CubeSat позволяет распределенным встроенным системам развертывать сервис-ориентированную топологию сети. ^{[ нужна ссылка ]} Уровни CSP соответствуют тем же уровням, что и модель TCP/IP . Реализация поддерживает транспортный протокол, ориентированный на соединение (уровень 4), ядро маршрутизатора (уровень 3) и несколько сетевых интерфейсов (уровни 1–2). Сервис-ориентированная топология упрощает проектирование спутниковых подсистем, поскольку сама коммуникационная шина является интерфейсом для других подсистем. Это означает, что каждому разработчику подсистемы необходимо только определить сервисный контракт и набор номеров портов, на которые будет отвечать его система. Кроме того, взаимозависимости подсистем уменьшаются, а избыточность легко добавляется путем добавления нескольких аналогичных узлов к коммуникационной шине.

Ключевые особенности включают в себя: ^{[ нужна ссылка ]}

Простой API, похожий на сокеты Беркли .
Ядро маршрутизатора со статическими маршрутами. Поддерживает прозрачную пересылку пакетов, например, по Spacelink.
Поддержка как работы без установления соединения (аналогично UDP ), так и работы с установлением соединения (на основе RUDP ).
Обработчик службы, реализующий ICMP -запросы, такие как проверка связи и состояние буфера.
Поддержка шлейфового трафика. Это можно, например, использовать для межпроцессного взаимодействия между задачами подсистемы.
Дополнительная поддержка широковещательного трафика, если она поддерживается физическим интерфейсом.
Дополнительная поддержка смешанного режима, если он поддерживается физическим интерфейсом.
Дополнительная поддержка зашифрованных пакетов с XTEA в режиме CTR .
Дополнительная поддержка пакетов, аутентифицированных HMAC , с усеченным SHA-1 HMAC.

Поддерживаемые операционные системы

CSP должен компилироваться на всех платформах, на которых установлена последняя версия компилятора gcc . CSP требует поддержки функций C99 , таких как встроенные функции и назначенные инициализаторы.

FreeRTOS — протестировано на AVR8 , AVR32 и ARM7 .
Linux — протестировано на x86 , x86-64 и Blackfin .
Мак ОС Х
Microsoft Windows

Драйверы физического уровня

CSP поддерживает несколько технологий физического уровня. Лицензионный исходный код LGPL содержит реализацию фрагментированного интерфейса CAN и драйверы для SocketCAN и процессоров Atmel AT90CAN128, AT91SAM7A1 и AT91SAM7A3. Начиная с версии 1.1, CSP также включает интерфейсы I2C и RS-232 . Интерфейсам необходимо только реализовать функцию передачи пакета и вставить полученные пакеты в стек протоколов с помощью функции csp_new_packet. CSP был успешно протестирован поверх следующих слоев:

МОЖЕТ
I2C
RS-232 с использованием KISS_(TNC) ^[1] протокол
CCSDS 131.0-Б-1-С ^[2]/131.0-B-2 ^[3] протокол космической связи
UDP/IP
СПИ ^[4]

Заголовок протокола

Версия 1

Диапазон портов разделен на три регулируемых сегмента. Порты от 0 до 7 используются для общих служб, таких как проверка связи и состояние буфера, и реализуются обработчиком службы CSP. Порты с 8 по 47 используются для служб, специфичных для подсистемы. Все остальные порты, с 48 по 63, являются временными портами, используемыми для исходящих соединений. Биты с 28 по 31 используются для маркировки пакетов с помощью HMAC, шифрования XTEA, заголовка RDP и контрольной суммы CRC32.

Заголовок CSP 1.x
Битовое смещение	31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
0	Приоритет		Источник					Место назначения					Место назначения Порт						Источник Порт						Сдержанный				ЧАС М А С	Х Т И А	Р Д П	С Р С
32	Данные (0–65 535 байт)

Версия 2

Заголовок CSP 2.x
Битовое смещение	47	46	45	44	43	42	41	40	39	38	37	36	35	34	33	32	31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
0	Приоритет		Место назначения														Источник														Место назначения Порт						Источник Порт						Сдержанный		ЧАС М А С	Х Т И А	Р Д П	С Р С
48	Данные (0–65 535 байт)

Ссылки

^ «Протокол ПОЦЕЛУЯ» .
^ «Синхронизация ТМ и канальное кодирование CCSDS 131.0-B-1 Синяя книга» (PDF) . Сентябрь 2003 года . Проверено 9 декабря 2022 г.
^ «Рекомендуемый стандарт синхронизации TM и канального кодирования CCSDS 131.0-B-2» (PDF) . Август 2011 года . Проверено 9 декабря 2022 г.
^ «Обработка информации и цифровая связь в модульном спутнике» .

Внешние ссылки

[1] «Протокол ПОЦЕЛУЯ» .

[2] «Синхронизация ТМ и канальное кодирование CCSDS 131.0-B-1 Синяя книга» (PDF) . Сентябрь 2003 года . Проверено 9 декабря 2022 г.

[3] «Рекомендуемый стандарт синхронизации TM и канального кодирования CCSDS 131.0-B-2» (PDF) . Август 2011 года . Проверено 9 декабря 2022 г.

[4] «Обработка информации и цифровая связь в модульном спутнике» .

[1]

[2]

[3]

[4]