專利名稱：一種嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，尤其涉及應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域中的高性能、高可靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
Compact PCI技術(shù)是一種基于標(biāo)準(zhǔn)PCI總線的小巧而堅(jiān)固的高性能總線技術(shù)。1994年P(guān)ICMG(PCI Computer Manufacturer’s Group，PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商聯(lián)盟)提出了Compact PCI技術(shù)，它定義了更加堅(jiān)固耐用的PCI版本。在電氣、邏輯和軟件方面，它與PCI標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。
Compact PCI板具有以下特點(diǎn)·PCI局部總線·標(biāo)準(zhǔn)的Eurocard尺寸(根據(jù)IEEE 1101.1機(jī)械標(biāo)準(zhǔn))·HD(高密度)2mm引腳與插座連接器(IEC認(rèn)可，Bellcore)一、PCI局部總線PCI即外圍設(shè)備互聯(lián)之意，1992年由Intel發(fā)布，很快成為商業(yè)PC機(jī)總線標(biāo)準(zhǔn)。PCI是一種獨(dú)立于處理器的數(shù)據(jù)總線，不但性能良好而且價(jià)格便宜。PCI局部總線大意兩種數(shù)據(jù)寬度32位和64位，總線速度可達(dá)66MHZ，理論數(shù)據(jù)處理能力32位為264MB/S，64位為528MB/S。大多數(shù)計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)都支持PCI。因?yàn)橛写罅恐С諴CI的產(chǎn)品，使得PCI產(chǎn)品既便宜又容易買(mǎi)到。擁有這些優(yōu)勢(shì)，PCI總線非常適合在高速計(jì)算和高速數(shù)據(jù)通訊領(lǐng)域中應(yīng)用。
二、歐式插卡機(jī)械結(jié)構(gòu)歐式插卡機(jī)械結(jié)構(gòu)是一種由VMEbus推廣的工業(yè)級(jí)包裝標(biāo)準(zhǔn)。有兩種歐式插卡規(guī)格3U和6U。3U Compact PCI卡尺寸為160mm×100mm，6U卡為160mm×233.35mm，其具體形狀如圖1所示。Compact PCI卡的前面板符合IEEE 1101.1和IEEE 1101.10標(biāo)準(zhǔn)，并且可以包含可選的EMC密封圈以降低電磁干擾。典型情況下前面板包含I/O接口，LED指示燈和開(kāi)關(guān)。Compact PCI也支持IEEE 1101.11的后面板I/O。由于其易于維護(hù)的特性，后面板I/O在電信設(shè)備上用的非常普遍。由于所有的連線都連接在后部轉(zhuǎn)接板上，前面的Compact PCI插卡沒(méi)有任何連線，因此可以在更換板卡時(shí)無(wú)需重新連線。
三、針孔連接器Compact PCI使用符合IEC-1076國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)高密度氣密式針孔連接器，其2mm的金屬針腳具有低感抗和阻抗，從而減少了高速PCI總線引起的信號(hào)反射，使Compact PCI系統(tǒng)在單總線段即可達(dá)到8個(gè)槽，Compact PCI定義了5種接口J1到J5，規(guī)范只定義了J1和J2的信號(hào)線管腳。3U Compact PCI板卡只有J1和J2兩個(gè)接口，6U板J1到J5都包括。J1和J2在3U和6U Compact PCI板卡上的定義是一樣的，因此3U和6U Compact PCI板卡在電氣上是可以互換的。
Compact PCI系統(tǒng)由一個(gè)或一個(gè)以上的Compact PCI段組成，每一個(gè)段包括1塊系統(tǒng)板(System Slot)和7塊外圍板(Peripheral Slot)，板與板中心的間距為20.32mm。系統(tǒng)板為所有該段內(nèi)的板提供仲裁、時(shí)鐘分配和復(fù)位功能。系統(tǒng)板負(fù)責(zé)執(zhí)行系統(tǒng)的初始化，管理每一個(gè)本地板的IDSEL信號(hào)。在物理上，系統(tǒng)板可以插在背板上的任何位置。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，規(guī)范規(guī)定最左邊的槽位為系統(tǒng)板的插槽(從背板前面看)，具體的位置如圖2所示。系統(tǒng)中卡為垂直安裝，以確保適當(dāng)?shù)纳?。氣流均勻，散熱性好?br> Compact PCI總線具有良好的機(jī)械特性。它增強(qiáng)了PCI系統(tǒng)在電信或其他條件惡劣的工業(yè)環(huán)境中的可維護(hù)性和可靠性。Compact PCI板遵從Eurocard封裝標(biāo)準(zhǔn)，從而為PCI環(huán)境增加了工業(yè)級(jí)別的可靠性與可維護(hù)性。Eurocard特性包括大量可選的板卡特性(可有4096個(gè)組合)，如前端面板封擋、減少電磁干擾的EMC保護(hù)特性等。Compact PCI電路板采用IEC規(guī)格的2mm插針插接連接器，其插槽電路板可從機(jī)箱前面插入，I/O板可從機(jī)箱前面插入也可以從背面插入。Compact PCI的連接器本身是高低不同的針和槽式連接器。這些針槽連接器可提供更快的傳播速度，減少總線/連接器接口上的反射，降低噪音，可更好地匹配阻抗，并且提高了機(jī)械可靠性。這些針槽連接器、封擋機(jī)制等綜合在一起，為每一塊板與系統(tǒng)間的連接提供更好的支持和耐久性，維護(hù)、修理和升級(jí)等也都得到明顯的簡(jiǎn)化。
Compact PCI總線是以PCI電氣規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)的高性能工業(yè)用總線。Compact PCI總線易于擴(kuò)展，可同時(shí)支持多達(dá)256個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)PCI總線設(shè)備。它可在每個(gè)子系統(tǒng)中支持8個(gè)插槽，加上橋接芯片后，Compact PCI可很容易地?cái)U(kuò)展支持到32個(gè)插槽。
基于以上Compact PCI總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，該總線結(jié)構(gòu)正逐漸取代原有的總線結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制等領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。目前APCI5000系列嵌入式工業(yè)控制機(jī)采用了Compact PCI總線技術(shù)，底板只有一個(gè)系統(tǒng)槽，單CPU板卡，其性能得到了大大提高，但是對(duì)于系統(tǒng)可靠性和計(jì)算機(jī)性能都要求較高的領(lǐng)域，例如航空、航天領(lǐng)域，其可靠性和性能都有待提高。
同時(shí)，現(xiàn)代航天科技的高速發(fā)展，需要航天計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力大幅度提高，而目前國(guó)內(nèi)使用的航天計(jì)算機(jī)還不能達(dá)到這樣的高要求，為此，基于高性能CPU的計(jì)算機(jī)主板的研究開(kāi)發(fā)就顯得尤為必要。一個(gè)航天電子系統(tǒng)是一個(gè)典型的層次結(jié)構(gòu)，越向上層，對(duì)計(jì)算機(jī)的處理能力的要求越高，同時(shí)對(duì)可靠性的要求也越高，不同的功能塊對(duì)計(jì)算機(jī)的處理能力要求不相同，數(shù)據(jù)信息交換的量也不同。目前，我國(guó)的航天電子系統(tǒng)在中低處理能力計(jì)算機(jī)和中低速率數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)傳輸方面已有較成熟的技術(shù)儲(chǔ)備，而在高性能計(jì)算機(jī)和高速數(shù)據(jù)傳輸方面和國(guó)際先進(jìn)水平還有明顯的差距。
此外，衛(wèi)星或飛船系統(tǒng)一般提供給27V電源給載荷，而多數(shù)的集成電路芯片采用的電壓為5V、3.3V、2.5V等；同時(shí)，為了控制和監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作方式，使其更加有效地為航天工程服務(wù)，須采用的先進(jìn)合理控制邏輯和有效的監(jiān)測(cè)手段?，F(xiàn)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和板卡的設(shè)計(jì)都需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以提高單系統(tǒng)主板的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能和處理能力，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，基于Compact PCI結(jié)構(gòu)，包括一底板和第一系統(tǒng)主板，其特征在于，還包括第二系統(tǒng)主板及一電源/控制板，兩系統(tǒng)主板和一電源/控制板插接在底板的插槽上，其中，兩系統(tǒng)主板分別插接在底板的兩系統(tǒng)插槽內(nèi)，互為備份；所述系統(tǒng)通過(guò)電源/控制板的控制邏輯來(lái)控制信號(hào)高低，所述信號(hào)通過(guò)底板分別傳入兩系統(tǒng)主板，控制兩系統(tǒng)主板的主從關(guān)系；兩系統(tǒng)主板均有各自的啟動(dòng)芯片，并在電源/控制板上有一備份啟動(dòng)芯片，通過(guò)電源/控制板上的控制邏輯產(chǎn)生高低信號(hào)來(lái)控制所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的啟動(dòng)方式；兩系統(tǒng)主板和電源/控制板與底板通過(guò)COMPACT PCI總線和X端口總線進(jìn)行通訊和連接；電源/控制板通過(guò)底板向底板上各板提供所需電壓。
在上述技術(shù)方案中，所述兩系統(tǒng)主板CPU的只讀存儲(chǔ)器的RCS0#地址空間的一部分可以當(dāng)作輸入/輸出空間使用，定義為X端口。
在上述技術(shù)方案中，兩系統(tǒng)主板和電源/控制板上均有X端口總線和X端口，在底板上，X端口被連接到每個(gè)插槽，供需要的設(shè)備使用。
在上述技術(shù)方案中，兩系統(tǒng)主板通過(guò)X端口總線與電源/控制板中的備份啟動(dòng)芯片連接，所述備份啟動(dòng)芯片提供備用的啟動(dòng)代碼地址。
在上述技術(shù)方案中，兩個(gè)系統(tǒng)插槽中一個(gè)相當(dāng)于是另一個(gè)的備份，任一時(shí)刻只有一個(gè)系統(tǒng)槽處于主系統(tǒng)槽，所述底板除兩系統(tǒng)插槽和電源/控制板插槽外，其它插槽均可插接基于Compact PCI總線或基于Compact PCI和X端口總線的板卡，電源/控制板可插接在底板上非系統(tǒng)插槽的其它任一插槽上。
在上述技術(shù)方案中，主系統(tǒng)主板可從本板的啟動(dòng)芯片啟動(dòng)，也可從電源/控制板上的備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)，從系統(tǒng)主板只能從本板的啟動(dòng)芯片啟動(dòng)。
在上述技術(shù)方案中，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電復(fù)位過(guò)程中，作為主系統(tǒng)主板在啟動(dòng)過(guò)程是首先復(fù)位其它插槽中的插卡，主系統(tǒng)主板上電復(fù)位后，可打開(kāi)或保持包括從系統(tǒng)主板在內(nèi)的其它插卡的復(fù)位狀態(tài)，其它插卡在復(fù)位被解除之后才能正常啟動(dòng)。
在上述技術(shù)方案中，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般的啟動(dòng)過(guò)程中，主系統(tǒng)主板先啟動(dòng)，在主系統(tǒng)主板啟動(dòng)完成之后，才開(kāi)始從系統(tǒng)主板和其它接口板的啟動(dòng)；如果主系統(tǒng)主板沒(méi)有解除其它插卡的復(fù)位信號(hào)，則從系統(tǒng)主板和其它的接口板始終保持復(fù)位狀態(tài)。
在上述技術(shù)方案中，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘和仲裁信號(hào)只由主系統(tǒng)主板提供，所述時(shí)鐘和仲裁信號(hào)在底板上通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)連接到各個(gè)插槽，且電源/控制板上的雙串口只能由主系統(tǒng)主板使用。
在上述技術(shù)方案中，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的其它設(shè)備，即COMPACT PCI總線上的其它插卡向主系統(tǒng)主板申請(qǐng)使用總線，得到許可后才使用總線。
在上述技術(shù)方案中，所述底板插槽上的插卡其機(jī)械外形均滿足COMPACT PCI 3U標(biāo)準(zhǔn)或COMPACT PCI 6U標(biāo)準(zhǔn)。
在上述技術(shù)方案中，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可通過(guò)CPU板卡上的1553B總線與和外部設(shè)備進(jìn)行通訊。
由上可知，本發(fā)明采用基于COMPACT PCI總線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和可重構(gòu)技術(shù)，對(duì)COMPACTPCI規(guī)范做了重新定義，由原來(lái)一底板支持單系統(tǒng)板擴(kuò)展為一底板支持雙系統(tǒng)，且在電源/控制接口板上備份有啟動(dòng)芯片(BOOTROM)BAK，作為備份啟動(dòng)，對(duì)COMPACT PCI的引腳做了擴(kuò)展應(yīng)用和定義，在CPU板卡上和電源/控制接口板上定義有PORTX接口和總線，在底板上定義有PORTX接口，從而通過(guò)PCI總線和PORTX總線進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)通訊，以上設(shè)計(jì)充分提高了所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理能力和性能，并增加了所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
本發(fā)明提供了一種高性能、高可靠性的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，功能強(qiáng)大，可靠性高，體積較小，功耗適中，適用于航空航天等領(lǐng)域，特別適合需要高可靠且處理能力需求較高的項(xiàng)目。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)邏輯圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底板上的時(shí)鐘和仲裁信號(hào)連接示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)主板原理圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)主板中現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片的控制雙啟動(dòng)邏輯圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)主板中X端口地址空間分配圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源/控制板原理圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源/控制板上平面層電源的分割示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源/控制板與控制面板的連接示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制面板的示意圖。
圖面說(shuō)明一嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——10；底板——20；第一系統(tǒng)主板——30；1394接口板——40；以太網(wǎng)接口板——50；電源/控制板——60；數(shù)字信號(hào)處理接口板(DSP接口板)——70；第二系統(tǒng)主板——80；第一插槽——21；第二插槽——22；第三插槽——23；第四插槽——24；第五插槽——25；第六插槽——26；第一系統(tǒng)主板——30；CPU芯片—31；同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)芯片(SDRAM)——32；啟動(dòng)芯片(BOOTROM芯片)——33；快閃存儲(chǔ)芯片(FLASHDISK)——34；現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片(FPGA芯片)——35；PCI-1553B接口芯片——36；復(fù)位及看門(mén)狗電路——37；10歐姆電阻——38；電源/控制板——60；
+27V轉(zhuǎn)+5V/±12V DC/DC電源模塊——61；備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)——62；+5V轉(zhuǎn)+2.5V電源芯片——63；+5V轉(zhuǎn)+3.3V電源芯片——64；第一控制繼電器——65；第二控制繼電器——66；雙串口芯片——67；遙測(cè)/遙控/電源接口——68；第一系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板按鈕——92；第二系統(tǒng)板為主系統(tǒng)板按鈕——93；系統(tǒng)復(fù)位按鈕——94；主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)按鈕(BOOTROM芯片啟動(dòng)按鈕)——95；備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)按鈕(BOOTROMBAK芯片啟動(dòng)按扭)——96；第一系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板指示燈——97；第一系統(tǒng)主板從主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈——98；第一系統(tǒng)主板從備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈——99；第一系統(tǒng)主板電源監(jiān)測(cè)指示燈——100；第二系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板指示燈——101；第二系統(tǒng)主板從主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈——102；第二系統(tǒng)主板從備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈——103；第二系統(tǒng)主板電源監(jiān)測(cè)指示燈104。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
一嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用了一個(gè)底板加6個(gè)插卡的計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)，其機(jī)械外形為標(biāo)準(zhǔn)的PCI 3U結(jié)構(gòu)，6個(gè)板垂直安裝，如圖1所示，一嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10包括一底板20，第一系統(tǒng)主板30、一1394接口板40、一以太網(wǎng)接口板50、一電源/控制板60、一數(shù)字信號(hào)處理接口板(DSP接口板)70及第二系統(tǒng)主板80。所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的底板和底板插槽上插入的各個(gè)板卡以下將依次說(shuō)明其結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施方式
。
標(biāo)準(zhǔn)的Compact PCI結(jié)構(gòu)中，每個(gè)底板最多可開(kāi)8個(gè)插槽，其中一個(gè)插槽為系統(tǒng)插槽，插接系統(tǒng)主板，另外的插槽為周邊槽，插接除主板外的其它接口板，且電源/控制板可插接在除系統(tǒng)槽外的任一插槽。本發(fā)明實(shí)施例中，底板20，尺寸為130mm×162mm，底板上開(kāi)有6個(gè)插槽，如圖1所示，分別為第一插槽21、第二插槽22、第三插槽23、第四插槽24、第五插槽25和第六插槽26，其中，作為普通外圍接口板的插槽為第二插槽、第三插槽、第四插槽、第五插槽，第四插槽插接電源/控制板，第二插槽插接1394接口板、第五插槽插接DSP接口板，第三插槽插接以太網(wǎng)接口板；第一插槽21和第六插槽26為系統(tǒng)主板插槽，即系統(tǒng)插槽，分別插接第一系統(tǒng)主板和第二系統(tǒng)主板，在兩個(gè)系統(tǒng)插槽中，一個(gè)相當(dāng)于是另一個(gè)的備份，通過(guò)控制邏輯使得在任一時(shí)刻只有一個(gè)處于系統(tǒng)槽的功能，后述將詳細(xì)描述所述控制邏輯。以上6塊PCI板卡與底板上的插槽的連接都是基于Compact PCI總線結(jié)構(gòu)的連接，其中兩系統(tǒng)主板和一電源/控制板與所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底板是基于Compact PCI總線和X端口總線(PORTX總線)結(jié)構(gòu)的，在底板上，X端口被連接到每個(gè)插槽，供需要的設(shè)備(板卡)使用，關(guān)于X端口的定義將在系統(tǒng)主板的介紹中詳細(xì)說(shuō)明。
此處，兩個(gè)互為備份的系統(tǒng)槽是對(duì)Compact PCI技術(shù)規(guī)范做了擴(kuò)展和創(chuàng)新應(yīng)用。第一插槽21和第六插槽26中的一個(gè)固定引腳被拉低或拉高，并且此信號(hào)被引入到系統(tǒng)主板中的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片(FPGA芯片)35中(圖4示出)，當(dāng)系統(tǒng)主板被插入到第一插槽21或者第六插槽26中時(shí)，系統(tǒng)軟件運(yùn)行時(shí)通過(guò)判斷上述固定引腳信號(hào)的高或低就可以知道所述系統(tǒng)主板是被插到第一插槽21或者第六插槽26中。本實(shí)施例中，第一插槽的此引腳被拉低，而第六插槽的此引腳被拉高。
由上可知，一嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10包括兩塊系統(tǒng)主板，兩個(gè)系統(tǒng)主板互為備份，一個(gè)作為主設(shè)備(HOST)，另一個(gè)作為從設(shè)備(AGENT)，HOST與AGENT的設(shè)定可通過(guò)電源/控制接口板的控制邏輯來(lái)控制兩邊的系統(tǒng)槽SYSEN#信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)方式將在后述系統(tǒng)主板部分詳細(xì)說(shuō)明。在對(duì)可靠性要求不是特別高的場(chǎng)合，可只使用一個(gè)系統(tǒng)主板。所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的PCI時(shí)鐘和仲裁均由HOST主板提供，PCI總線上的其它設(shè)備需要使用總線必須向HOST主板申請(qǐng)，得到許可方可使用總線。
一嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10與外界的接口包括1553B總線接口、串口、以太網(wǎng)接口，而且可以通過(guò)插卡擴(kuò)展1394高速總線接口或其它標(biāo)準(zhǔn)的接口。一嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10有兩對(duì)串口和一對(duì)網(wǎng)口(圖中未示出)，其中一對(duì)串口掛接在X端口總線上(PORTX總線)(圖7示出)，另一對(duì)串口掛接在Compact PCI總線(圖中未示出)，網(wǎng)口掛接在Compact PCI總線上(圖中未示出)。掛接在PORT X上的雙串口只能為HOST主板所使用。
一嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10的兩塊系統(tǒng)主板有各自的啟動(dòng)芯片(BOOTROM芯片)，另外在電源\控制板60上有一個(gè)備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)，作為HOST的主板可以選擇從本板的啟動(dòng)芯片(BOOTROM芯片)啟動(dòng)或者從備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)啟動(dòng)，而作為AGENT的主板，只能從本板的BOOTROM芯片啟動(dòng)。兩系統(tǒng)主板的主從關(guān)系控制及系統(tǒng)主板的啟動(dòng)方式可以通過(guò)控制面板90(圖10示出)上傳來(lái)的遙控命令來(lái)控制。具體實(shí)現(xiàn)方式將在后述系統(tǒng)主板部分和電源/控制板部分詳細(xì)說(shuō)明。
在系統(tǒng)上電復(fù)位過(guò)程中，作為主設(shè)備(HOST)的主板在啟動(dòng)的過(guò)程中首先復(fù)位其它5個(gè)插槽中的插卡，在主設(shè)備上電復(fù)位完成后，可使用軟件打開(kāi)或保持包括從設(shè)備(AGENT)主板在內(nèi)的其它插卡的復(fù)位狀態(tài)，其它插卡在復(fù)位被解除之后才能正常啟動(dòng)。所以所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般的啟動(dòng)過(guò)程是主設(shè)備(HOST)先啟動(dòng)，在主設(shè)備啟動(dòng)完成之后，才開(kāi)始從設(shè)備(AGENT)主板和其它接口板的啟動(dòng)，如圖2所示。如果主設(shè)備沒(méi)有解除其它插卡的復(fù)位信號(hào)，則從設(shè)備主板和其它的接口板始終保持復(fù)位狀態(tài)。
啟動(dòng)步驟第一系統(tǒng)主板為主設(shè)備(HOST)步驟210，所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以第一系統(tǒng)主板為主設(shè)備(HOST)，并且從第一系統(tǒng)主板啟動(dòng)芯片(BOOTROM芯片)啟動(dòng)；第一系統(tǒng)主板啟動(dòng)時(shí)第二系統(tǒng)主板為從設(shè)備，且處于復(fù)位狀態(tài)。第一系統(tǒng)主板啟動(dòng)完成，在超級(jí)終端打印出“系統(tǒng)從本地啟動(dòng)芯片(BOOTROM芯片)啟動(dòng)，HOST為第一系統(tǒng)主板”；步驟220，系統(tǒng)以第一系統(tǒng)主板為主設(shè)備(HOST)，并且從備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)啟動(dòng)；第一系統(tǒng)主板啟動(dòng)時(shí)第二系統(tǒng)主板為從設(shè)備，且處于復(fù)位狀態(tài)。第一系統(tǒng)主板啟動(dòng)完成，在超級(jí)終端打印出“系統(tǒng)從備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)啟動(dòng)，HOST為第一系統(tǒng)主板”；步驟230，通過(guò)超級(jí)終端顯示當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)，當(dāng)前用戶任務(wù)為“l(fā)amp1”，通過(guò)td“l(fā)amp1”命令停止當(dāng)前任務(wù)(LED閃爍停止)，然后啟動(dòng)任務(wù)“l(fā)amp2”，顯示當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)，(LED以另一種方式閃爍)。
步驟240，然后，可以通過(guò)超級(jí)終端命令“pciRelease”解除第二系統(tǒng)主板復(fù)位狀態(tài)，第二系統(tǒng)主板正常啟動(dòng)。再通過(guò)超級(jí)終端命令“pciReset”重新使第二系統(tǒng)主板處于復(fù)位狀態(tài)。位于其它插槽的插卡也可以用同樣的方式復(fù)位或解除復(fù)位。
假設(shè)第一系統(tǒng)主板發(fā)生故障，第二系統(tǒng)主板為HOST步驟250，模擬當(dāng)?shù)谝幌到y(tǒng)主板發(fā)生故障時(shí)，發(fā)遙控命令切換第二系統(tǒng)主板為主設(shè)備(HOST)，從第二系統(tǒng)主板的啟動(dòng)芯片(BOOTROM芯片)啟動(dòng)，啟動(dòng)完成，在超級(jí)終端打印出“系統(tǒng)從本地啟動(dòng)芯片(BOOTROM芯片)啟動(dòng)，HOST為第二系統(tǒng)主板”；步驟260，第二系統(tǒng)主板作為主設(shè)備(HOST)也可以從備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)啟動(dòng)，啟動(dòng)完成后，在超級(jí)終端打印出“系統(tǒng)從備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)啟動(dòng)，HOST為第二系統(tǒng)主板”。
如圖3所示，Compact PCI的時(shí)鐘和仲裁信號(hào)在底板20上是通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)連接到各個(gè)插槽的。當(dāng)?shù)谝徊宀跾YSENA為低電平，此時(shí)第六插槽SYSENF為高電平時(shí)，第一插槽21中插入的第一系統(tǒng)主板30為主設(shè)備(HOST)，PCI系統(tǒng)的時(shí)鐘和仲裁均由第一系統(tǒng)主板30提供；當(dāng)?shù)谝徊宀跾YSENA為高電平，此時(shí)第六插槽SYSENF為低電平時(shí)，第六插槽26中插入的第二系統(tǒng)主板80為主設(shè)備(HOST)，PCI系統(tǒng)的時(shí)鐘和仲裁均由第二系統(tǒng)主板80提供。
第一插槽SYSENA和第六插槽SYSENF電平的高低是通過(guò)電源/控制板接受來(lái)自控制面板90傳來(lái)的外部遙控命令控制繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)(圖7示出)，后述將詳細(xì)描述電源/控制板60和控制面板90的結(jié)構(gòu)和實(shí)施方式。通過(guò)判斷系統(tǒng)主板SYSTEN#電平信號(hào)的高低，系統(tǒng)軟件可以判斷出系統(tǒng)主板是運(yùn)行在主設(shè)備(HOST)模式還是從設(shè)備(AGENT)模式，從而執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，詳見(jiàn)后述說(shuō)明。
所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)10上的底板插槽上除了插接兩系統(tǒng)主板和一電源/控制板外，其它三個(gè)插槽插接的設(shè)備只要滿足COMPACT PCI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)即可，其它插接板卡與底板之間既可以通過(guò)PCI總線通訊，也可以通過(guò)PCI總線和PORTX總線通訊，在底板上，X端口被連接到每個(gè)插槽，供需要的設(shè)備使用。
如圖4所示，第一系統(tǒng)主板(第一CPU板)30遵循Compact PCI 3U標(biāo)準(zhǔn)，尺寸為160mm×100mm，具有J1和J2兩插件接口。所述第一系統(tǒng)主板30包括CPU芯片31、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)芯片(SDRAM)32、啟動(dòng)芯片(BOOTROM芯片)33、快閃存儲(chǔ)芯片(FLASHDISK)34、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列芯片(FPGA芯片)35、PCI-1553B接口芯片36、復(fù)位及看門(mén)狗電路37、10歐姆電阻38、X端口(PORT X)(未示出)、數(shù)據(jù)總線、地址總線、PCI總線及X端口總線(PORTX總線)等。系統(tǒng)主板和整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的連接是基于Compact PCI總線和PORTX總線結(jié)構(gòu)的。
在上述CPU板中CPU芯片31采用MPC8240，MPC8240是MOTOROLA公司生產(chǎn)的高性能片上系統(tǒng)，內(nèi)部集成32位超標(biāo)量PowerPC 603e處理器內(nèi)核、內(nèi)存控制器(支持ECC功能)、PCI總線控制器、DMA控制器、可編程中斷控制器等，運(yùn)行時(shí)鐘可達(dá)到250M赫茲，處理能力可達(dá)到250MIPS。
CPU芯片31的ROM空間分為兩部分，RCS0地址空間和RCS1地址空間，在設(shè)計(jì)中RCS0空間被配置成8位數(shù)據(jù)寬度、1M地址空間，用作系統(tǒng)啟動(dòng)的BOOTROM，RCS1空間被配置成64位數(shù)據(jù)寬度、8M地址空間，用作存放用戶程序，其結(jié)構(gòu)被配置成類似電子硬盤(pán)的分區(qū)結(jié)構(gòu)，在本系統(tǒng)中稱為FLASHDISK。
其中，CPU芯片31的RCS0地址空間既可為存儲(chǔ)設(shè)備使用又可為非存儲(chǔ)設(shè)備使用，即可以作為通用I/O端口使用，稱為X端口(PORTX)(圖中未視出)，在本設(shè)計(jì)中，通過(guò)FPGA，將RCS0地址空間的部分地址用做PORTX使用，雙串口和備份BOOTROM均連接在PORTX總線上，同時(shí)PORTX的部分空間被用作PCI設(shè)備的復(fù)位、喂狗、中斷讀入、中斷隔離控制等輔助邏輯。
如圖6所示，在FPGA芯片35中，通過(guò)譯碼邏輯，將RCS0地址空間進(jìn)行了重新劃分，除高1M空間為引導(dǎo)程序(BOOTROM)區(qū)外，其余的1M空間被劃分為PORTX備用片選1、2，中斷隔離控制，PCI設(shè)備復(fù)位控制，雙串口片選，外部中斷讀入，喂狗等。除喂狗外，其余的信號(hào)當(dāng)SYSEN為低電平時(shí)有效，當(dāng)SYSEN為高電平時(shí)被隔離。這樣就可以保證作為主設(shè)備的CPU板對(duì)系統(tǒng)資源的控制。
掛接到RCS1地址空間的FLASHDISK被配置成類似硬盤(pán)的文件分區(qū)系統(tǒng)，多個(gè)用戶程序可以存放到其中，可以通過(guò)命令激活某個(gè)應(yīng)用程序，從而執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。
CPU芯片31的RAM空間為64M地址空間，數(shù)據(jù)寬度為64位+8位ECC校驗(yàn)，使用了1片5合1同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)，CPU的數(shù)據(jù)總線直接和同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)芯片32的數(shù)據(jù)總線連接，地址總線須經(jīng)過(guò)10Ω電阻排后和同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)的地址總線連接。通過(guò)配置引腳可以選擇同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)芯片32的工作頻率，在本設(shè)計(jì)中，同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SDRAM)可工作在100MHZ頻率下，此時(shí)CPU芯片31工作頻率為200MHZ。
如圖4所示，在CPU板上的1553B接口芯片36和CPU芯片31通過(guò)PCI總線連接，在1553B接口芯片36內(nèi)部集成有PCI橋，將PCI信號(hào)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)OCAL信號(hào)，1553B總線由1553B總線A和1553B總線B組成，通過(guò)1553B總線接口CPU板就可以和外部系統(tǒng)進(jìn)行通訊。
只要給上述第一CPU板30提供電源，此高性能主板就可以通過(guò)1553B總線和外部設(shè)備進(jìn)行通訊，成為一個(gè)單板計(jì)算機(jī)。
綜上所述，所述FPGA完成輔助邏輯，包括對(duì)FLASHDISK、BOOTROM芯片、PORT X地址、控制總線的驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)BOOTROM芯片和PORT X數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)。
同時(shí)由于BOOTROM芯片和PORTX均為+5V芯片，本系統(tǒng)利用FPGA的5V Tolerance特性實(shí)現(xiàn)+3.3V的LVTTL電平同+5V的HCMOS電平的轉(zhuǎn)換。
另外，由于本系統(tǒng)的BOOTROM在電源板上有冗余備份，主、備份BOOTROM占用相同的物理空間，F(xiàn)PGA根據(jù)電源板上的控制邏輯，保證只有處于主份狀態(tài)的CPU板才可使用PORTX接口功能，也只有處于主份狀態(tài)的CPU板才可使用備份BOOTROM。
如圖5所示，SYSEN#信號(hào)通過(guò)底板傳入CPU板，SYSEN#控制CPU的MAA1信號(hào)，當(dāng)MAA1信號(hào)為高，CPU工作在主模式(HOST)，當(dāng)MAA1信號(hào)為低，CPU工作在從模式(AGENT)。同樣SYSEN#信號(hào)被引入FPGA，控制備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)的地址數(shù)據(jù)總線，當(dāng)設(shè)備為HOST時(shí)，BOOTROMBAK芯片地址數(shù)據(jù)總線通，當(dāng)設(shè)備為AGENT時(shí)BOOTROMBAK地址數(shù)據(jù)總線為高阻態(tài)，即當(dāng)設(shè)備為HOST時(shí)，既可采用BOOTROM芯片上的引導(dǎo)程序(BOOTROM)啟動(dòng)，也可采用BOOTROMBAK芯片上的備份引導(dǎo)程序(BOOTROMBAK)啟動(dòng)；當(dāng)設(shè)備為AGENT時(shí)，只能采用BOOTROM芯片上的BOOTROM啟動(dòng)。
如圖5所示，BOOTSEL信號(hào)被引入FPGA中，通過(guò)FPGA中的邏輯開(kāi)關(guān)，控制啟動(dòng)的方式，當(dāng)BOOTSEL信號(hào)為低時(shí)，BOOTROM芯片的地址、數(shù)據(jù)總線被開(kāi)啟，BOOTROMBAK芯片的地址、數(shù)據(jù)總線被隔離；同樣當(dāng)BOOTSEL信號(hào)為高時(shí)，BOOTROMBAK芯片的地址、數(shù)據(jù)總線被開(kāi)啟，BOOTROM芯片的地址、數(shù)據(jù)總線被隔離。
由上可知，上述系統(tǒng)中雙啟動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)位于CPU板上的FPGA芯片35來(lái)控制完成，當(dāng)外部控制命令SYSEN#信號(hào)為低時(shí)(此時(shí)，該CPU板為主設(shè)備)，外部控制命令BOOTSEL信號(hào)為低，系統(tǒng)從位于該CPU板上的BOOTROM啟動(dòng)，BOOTSEL信號(hào)為高，系統(tǒng)通過(guò)PORTX從位于外部接口上的備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)啟動(dòng)，BOOTROMBAK芯片來(lái)自于電源/控制接口板；當(dāng)外部控制命令SYSEN#信號(hào)為高時(shí)(此時(shí)，該CPU板為從設(shè)備)，系統(tǒng)只能從位于該CPU板上的BOOTROM啟動(dòng)。以下為啟動(dòng)的過(guò)程1、系統(tǒng)主板插入系統(tǒng)插槽中，輸入的SYSEN#信號(hào)為低1)外部控制命令BOOTSEL信號(hào)為低，該系統(tǒng)主板為主設(shè)備(HOST)，并且從啟動(dòng)芯片(BOOTROM芯片)啟動(dòng)；啟動(dòng)完成，在超級(jí)終端打印出“系統(tǒng)從本地啟動(dòng)芯片(BOOTROM芯片)啟動(dòng)，HOST為該系統(tǒng)主板”；2)外部控制命令BOOTSEL信號(hào)為高，該系統(tǒng)主板為主設(shè)備(HOST)，并且從備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)啟動(dòng)，啟動(dòng)完成，在超級(jí)終端打印出“系統(tǒng)從備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)啟動(dòng)，HOST為該系統(tǒng)主板”。
2、上述系統(tǒng)主板插槽輸入的SYSEN#信號(hào)為高時(shí)系統(tǒng)主板只能從BOOTROM芯片啟動(dòng)，并且不能使用PORTX上的雙串口，超級(jí)終端無(wú)打印信息。
本發(fā)明實(shí)施例中第二系統(tǒng)主板80的設(shè)計(jì)實(shí)施與第一系統(tǒng)主板30的設(shè)計(jì)實(shí)施相同。
本發(fā)明實(shí)施例中的電源/控制板60，如圖7所示，遵循Compact PCI 3U標(biāo)準(zhǔn)，尺寸為160mm×100mm。電源/控制板60上主要包括以下元器件+27V轉(zhuǎn)+5V/±12VDC/DC電源模塊61，備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)62，+5V轉(zhuǎn)+2.5V電源芯片63，+5V轉(zhuǎn)+3.3V電源芯片64，第一控制繼電器65，第二控制繼電器66、雙串口芯片67，遙測(cè)/遙控/電源接口68等。其中，備份啟動(dòng)芯片(BOOTROMBAK芯片)通過(guò)X端口總線與系統(tǒng)主板相連。X端口為系統(tǒng)主板上CPU中只讀存儲(chǔ)器的RCS0#地址空間的一部分被當(dāng)作輸入輸出端口空間使用，定義為X端口(PORTX)。
當(dāng)+27V電壓通過(guò)+27V轉(zhuǎn)+5V/±12V DC/DC模塊61后，得到+5V和±12V電壓，因?yàn)殡娫?控制板60上沒(méi)有元器件使用±12V電壓，所以±12V被引到Compact PCI接插件上，連接到底板上，供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中需要的設(shè)備使用；位于電源/控制板上的所述BOOTROMBAK芯片、第一控制繼電器、第二控制繼電器、雙串口芯片等元器件都需要+5V供電，所以，在電源層+5V被分為一大塊，同時(shí)為了便于電源層分割，如圖8所示，對(duì)Compact PCI的標(biāo)準(zhǔn)電源信號(hào)進(jìn)行了重新定義，重新定義后電源排列比較整齊，在Compact PCI接插件區(qū)域，電源從上至下分為+5V、+2.5V、+3.3V，這種分割使得在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，底板上的電源層分割也比較整齊劃一。
+5V電源分別通過(guò)所述+5V轉(zhuǎn)+2.5V電源芯片63和所述+5V轉(zhuǎn)+3.3V電源芯片64轉(zhuǎn)換成+2.5V和+3.3V電壓，連同+5V電源一起，通過(guò)底板送到系統(tǒng)主板和其它接口板，供系統(tǒng)主板和其它板上的芯片使用。+5V轉(zhuǎn)+2.5V電源芯片63和+5V轉(zhuǎn)+3.3V電源芯片64均采用MAXIM MAX1644電平轉(zhuǎn)換芯片。
如圖9所示，電源/控制板60通過(guò)遙測(cè)/遙控/電源接口68連接到一個(gè)控制面板90，通過(guò)控制面板90可以發(fā)控制命令使電源/控制板60處于一種工作既定的工作狀態(tài)，同時(shí)控制面板90上的指示燈可以顯示出目前系統(tǒng)所處的工作狀態(tài)。
如圖10所示，控制面板90上有5個(gè)控制按鈕和8個(gè)狀態(tài)指示燈，分別是5個(gè)控制按鈕包括，第一系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板按鈕92，第二系統(tǒng)板為主系統(tǒng)板按鈕93，系統(tǒng)復(fù)位按鈕94、主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)按鈕(BOOTROM芯片啟動(dòng)按鈕)95、備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)按鈕(BOOTROMBAK芯片啟動(dòng)按扭)96。
8個(gè)狀態(tài)指示燈包括，第一系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板指示燈97、第一系統(tǒng)主板從主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈98、第一系統(tǒng)主板從備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈99、第一系統(tǒng)主板電源監(jiān)測(cè)指示燈100、第二系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板指示燈101、第二系統(tǒng)主板從主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈102、第二系統(tǒng)主板從備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈103和第二系統(tǒng)主板電源監(jiān)測(cè)指示燈104。
當(dāng)?shù)谝幌到y(tǒng)主板為主系統(tǒng)板按鈕92按下時(shí)，通過(guò)第一控制繼電器66使SYSENA信號(hào)為低，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中第一系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板，第一系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板指示燈97點(diǎn)亮；同樣，第二系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板按鈕93按下時(shí)，通過(guò)控制繼電器1使SYSENF信號(hào)為低，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中第二系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板，第二系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板指示燈101點(diǎn)亮。
主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)按鈕95按下時(shí)，通過(guò)第二控制繼電器66使BOOT信號(hào)為低，主系統(tǒng)板從主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)，如果此時(shí)第一系統(tǒng)主板作為主系統(tǒng)主板，則第一系統(tǒng)主板從主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈98點(diǎn)亮，如果此時(shí)第二系統(tǒng)主板作為主系統(tǒng)板，則第二系統(tǒng)主板從主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈102點(diǎn)亮。
同樣，備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)按扭96按下時(shí)，通過(guò)第二控制繼電器66使BOOTBAK信號(hào)為低，主系統(tǒng)板從備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)；如果此時(shí)第一系統(tǒng)主板作為主系統(tǒng)板，則第一系統(tǒng)主板從備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈99點(diǎn)亮，如果此時(shí)第二系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板，則第二系統(tǒng)主板從備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈103點(diǎn)亮。
當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位按鈕94按下時(shí)，整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)，然后保持上次啟動(dòng)的狀態(tài)重新啟動(dòng)。
通過(guò)控制面板90上的按鈕，可以得到預(yù)期的結(jié)果，通過(guò)控制面板90上的指示燈，可以看到系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)。
在電源/控制板60上的備份啟動(dòng)芯片62，通過(guò)X端口總線(PORTX總線)和系統(tǒng)主板相連，目的是提供一個(gè)備用的啟動(dòng)代碼地址，當(dāng)位于主設(shè)備上的主啟動(dòng)芯片受到意外損害而不能時(shí)正常啟動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)控制命令切換到備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)，這也適應(yīng)了航天工程高可靠性的特點(diǎn)。
此外，如果系統(tǒng)的電壓的波動(dòng)超出正常的波動(dòng)范圍，控制面板上的監(jiān)測(cè)燈就會(huì)提示報(bào)警。
以下為系統(tǒng)正常啟動(dòng)后，控制面板90的工作過(guò)程1)系統(tǒng)設(shè)備正常啟動(dòng)后，按下第一系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板按鈕92，設(shè)備復(fù)位后重新啟動(dòng)，第一系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板指示燈97亮，表明控制命令得到正常響應(yīng)。
2)再按下主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)按鈕95，設(shè)備復(fù)位后重新啟動(dòng)，第一系統(tǒng)主板從主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈98亮，表明控制命令得到正常響應(yīng)；然后再按下備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)按紐96，設(shè)備復(fù)位后重新啟動(dòng)，第一系統(tǒng)主板從備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈103亮，表明控制命令得到正常響應(yīng)。
3)系統(tǒng)設(shè)備正常啟動(dòng)后，按下第二系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板按鈕93，設(shè)備復(fù)位后重新啟動(dòng)，第二系統(tǒng)主板為主系統(tǒng)板指示燈101亮，表明控制命令得到正常響應(yīng)。
4)再按下主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)按扭95，設(shè)備復(fù)位后重新啟動(dòng)，第二系統(tǒng)主板從主啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈102亮，表明控制命令得到正常響應(yīng)；然后再按下備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)按紐96，設(shè)備復(fù)位后重新啟動(dòng)，第二系統(tǒng)主板從備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)指示燈103亮，表明控制命令得到正常響應(yīng)。
5)按下系統(tǒng)復(fù)位按紐，設(shè)備復(fù)位后重新啟動(dòng)，保持上一次的啟動(dòng)狀態(tài)。此外，本發(fā)明的技術(shù)方案同樣可應(yīng)用于Compact PCI 6U標(biāo)準(zhǔn)下，只是板卡的尺寸發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1.一種嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，基于Compact PCI結(jié)構(gòu)，包括一底板和第一系統(tǒng)主板，其特征在于，還包括第二系統(tǒng)主板及一電源/控制板，兩系統(tǒng)主板和一電源/控制板插接在底板的插槽上，其中，兩系統(tǒng)主板分別插接在底板的兩系統(tǒng)插槽內(nèi)，互為備份；所述系統(tǒng)通過(guò)電源/控制板的控制邏輯來(lái)控制信號(hào)高低，所述信號(hào)通過(guò)底板分別傳入兩系統(tǒng)主板，控制兩系統(tǒng)主板的主從關(guān)系；兩系統(tǒng)主板均有各自的啟動(dòng)芯片，并在電源/控制板上有一備份啟動(dòng)芯片，通過(guò)電源/控制板上的控制邏輯產(chǎn)生高低信號(hào)來(lái)控制所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的啟動(dòng)方式；兩系統(tǒng)主板和電源/控制板與底板通過(guò)COMPACT PCI總線和X端口總線進(jìn)行通訊和連接；電源/控制板通過(guò)底板向底板上各板提供所需電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述兩系統(tǒng)主板CPU的只讀存儲(chǔ)器的RCS0#地址空間的一部分可以當(dāng)作輸入/輸出空間使用，定義為X端口。
3.如權(quán)利要求2所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，兩系統(tǒng)主板和電源/控制板上均有X端口總線和X端口，在底板上，X端口被連接到每個(gè)插槽，供需要的設(shè)備使用。
4.如權(quán)利要求1和2所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，兩系統(tǒng)主板通過(guò)X端口總線與電源/控制板中的備份啟動(dòng)芯片連接，所述備份啟動(dòng)芯片提供備用的啟動(dòng)代碼地址。
5.如權(quán)利要求1和3所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，兩個(gè)系統(tǒng)插槽中一個(gè)相當(dāng)于是另一個(gè)的備份，任一時(shí)刻只有一個(gè)系統(tǒng)槽處于主系統(tǒng)槽，所述底板除兩系統(tǒng)插槽和電源/控制板插槽外，其它插槽均可插接基于Compact PCI總線或基于Compact PCI和X端口總線的板卡，電源/控制板可插接在底板上非系統(tǒng)插槽的其它任一插槽上。
6.如權(quán)利要求1所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，主系統(tǒng)主板可從本板的啟動(dòng)芯片啟動(dòng)，也可從電源/控制板上的備份啟動(dòng)芯片啟動(dòng)，從系統(tǒng)主板只能從本板的啟動(dòng)芯片啟動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電復(fù)位過(guò)程中，作為主系統(tǒng)主板在啟動(dòng)過(guò)程是首先復(fù)位其它插槽中的插卡，主系統(tǒng)主板上電復(fù)位后，可打開(kāi)或保持包括從系統(tǒng)主板在內(nèi)的其它插卡的復(fù)位狀態(tài)，其它插卡在復(fù)位被解除之后才能正常啟動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般的啟動(dòng)過(guò)程中，主系統(tǒng)主板先啟動(dòng)，在主系統(tǒng)主板啟動(dòng)完成之后，才開(kāi)始從系統(tǒng)主板和其它接口板的啟動(dòng)；如果主系統(tǒng)主板沒(méi)有解除其它插卡的復(fù)位信號(hào)，則從系統(tǒng)主板和其它的接口板始終保持復(fù)位狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求1所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘和仲裁信號(hào)只由主系統(tǒng)主板提供，所述時(shí)鐘和仲裁信號(hào)在底板上通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)連接到各個(gè)插槽，且電源/控制板上的雙串口只能由主系統(tǒng)主板使用。
10.如權(quán)利要求9所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的其它設(shè)備，即COMPACT PCI總線上的其它插卡向主系統(tǒng)主板申請(qǐng)使用總線，得到許可后才使用總線。
11.如權(quán)利要求1所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述底板插槽上的插卡其機(jī)械外形均滿足COMPACT PCI 3U標(biāo)準(zhǔn)或COMPACT PCI 6U標(biāo)準(zhǔn)。
12.如權(quán)利要求1所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可通過(guò)CPU板卡上的1553B總線與和外部設(shè)備進(jìn)行通訊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，基于COMPACT PCI結(jié)構(gòu)，包括一底板和第一系統(tǒng)主板，第二系統(tǒng)主板及一電源/控制板，兩系統(tǒng)主板和一電源/控制板插接在底板的插槽上，其中，兩系統(tǒng)主板分別插接在底板的兩系統(tǒng)插槽內(nèi)，互為備份；所述系統(tǒng)通過(guò)電源/控制板的控制邏輯來(lái)控制信號(hào)高低，從而控制兩系統(tǒng)主板的主從關(guān)系。本發(fā)明采用基于COMPACT PCI總線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和可重構(gòu)技術(shù)，對(duì)COMPACT PCI規(guī)范做了重新定義，由原來(lái)一底板支持單系統(tǒng)板擴(kuò)展為一底板支持雙系統(tǒng)板，且在電源/控制接口板上備份有啟動(dòng)芯片BOOTROM BAK，作為備份啟動(dòng)，充分提高了所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理能力和性能，并增加了所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G06F13/14GK1622068SQ20031011524
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月26日
發(fā)明者安軍社, 李揚(yáng), 劉艷秋, 孫輝先, 陳曉敏, 張健, 辛敏成 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心