專利名稱：通訊設(shè)備單板主備倒換裝置及實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通訊設(shè)備中功能單板1+1熱主備配置技術(shù)，具體說，涉及一種通訊設(shè)備單板主備倒換裝置及實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
通常情況下，通訊設(shè)備中1+1熱主備冗余配置的兩塊功能單板互為主備，在背板上這兩塊單板之間通過若干硬件直連信號進行連接，單板使用這些信號進行主備控制與倒換，其中包括各單板主備狀態(tài)輸出信號、對板主備狀態(tài)輸入信號、各單板在線輸出信號、對板在線輸入信號、各單板復(fù)位信號、心跳線信號等等，也有方案采用如下信號主備競爭信號、主備復(fù)位信號、主備倒換信號、主備上電信號、主備告警信號、主備運行信號、主備看門狗信號，由上述信號結(jié)合各單板中央處理器(CPU)控制信號、看門狗信號、手動按鍵復(fù)位信號、手動按鍵倒換信號等，決定單板主備用狀態(tài)，并實現(xiàn)主備倒換功能。
單板主備狀態(tài)由上述硬件信號確定并完成互鎖，一般已經(jīng)采用觸發(fā)器或濾波器等技術(shù)來保證單板正確的狀態(tài)，避免硬件競爭與上電振蕩。但是現(xiàn)在業(yè)界普遍采用的這種主備倒換方法存在其獨有的缺陷，那就是信號占用接插件針位多，抗干擾性能差，沒有監(jiān)測、診斷互連信號狀態(tài)的能力。與此相應(yīng)，接插件關(guān)鍵信號可使用針位減少，或者需要增加接插件針位數(shù)，導(dǎo)致成本上升；如果主備硬件信號受到其它信號干擾，將導(dǎo)致主備倒換電路誤動作；由于一些異常操作與不規(guī)范操作，或者因為單板接插件老化，部分主備硬件信號出現(xiàn)開路或短路故障，將導(dǎo)致主備倒換電路鎖死，由此單板工作狀態(tài)異常，設(shè)備功能與性能缺失或降低。因此必須通過一種新的主備倒換裝置與方法來解決上述問題，保證單板主備倒換機制的正確工作。
I2C總線(Inter-IC BUS或IIC BUS，集成電路間互連總線)由飛利浦半導(dǎo)體(PHILIPS Semiconductors)公司發(fā)布的串行總線技術(shù)規(guī)范，使用較少串行連線連接具有此類接口的微控制器及其外圍設(shè)備。I2C總線有兩根信號線一根是時鐘線SCL，另一根即雙向數(shù)據(jù)線SDA。微控制器及其外圍設(shè)備的I2C總線呈總線連接關(guān)系，所有接到I2C總線上的器件的時鐘線SCL均接到總線的SCL，其數(shù)據(jù)線SDA都連接到總線的雙向數(shù)據(jù)線SDA線?？偩€使用軟件尋址(每個器件使用其地址管腳進行硬件配置唯一地址)來識別每個器件(如微控制器、傳感器、存儲器、線路接口芯片、時鐘芯片和其他I2C器件)，每個器件無需片選信號，因而使系統(tǒng)的接線非常簡單。目前I2C總線已經(jīng)成為業(yè)界重要的全球標準，幾乎被所有的IC廠商所認同和使用，在計算機網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備中也不例外，大部分器件都具有I2C總線接口。在I2C總線中，當(dāng)某個器件生成總線上的時鐘信號SCL并發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸時，被稱為是發(fā)送器(也叫主器件)，某個器件從總線上接收數(shù)據(jù)時，被稱為接收器(也叫從器件)。主器件用于啟動總線，產(chǎn)生時鐘并傳送數(shù)據(jù)，此時在I2C總線上的其它器件均被認為是從器件。
I2C總線工作時，由總線上的主器件控制時鐘線SCL提供時鐘同步信號脈沖，由雙向數(shù)據(jù)線SDA完成數(shù)據(jù)傳送。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送速率，在標準工作方式下為100kbit/s，在快速方式下，最高傳送速率可達400kbit/s，在高速模式下，可達3400kbit/s。I2C總線技術(shù)規(guī)范中，總線協(xié)議有著嚴格的時序要求。
I2C總線的數(shù)據(jù)傳送格式是在I2C總線開始信號后，送出的第一個字節(jié)數(shù)據(jù)是用來選擇從器件的地址和指示讀寫操作，其中前7bit為地址碼，第8bit為讀寫標志位(R/W)，讀寫操作標志位為“0”表示是主器件的“寫”操作，即主器件把信息寫入到所選址的從器件；讀寫操作標志位為“1”表示主器件的“讀”操作，即主器件到所選址的從器件中讀取信息。其后，I2C總線上的各個從器件進行地址比較，如果與主器件發(fā)送到總線上的地址一致，則該器件即為被主器件尋址的器件。I2C總線上每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)數(shù)不受限制，但每一個字節(jié)必須為8位，而且每個傳送的字節(jié)后面(第9位)，從器件必須跟一個認可位，也叫應(yīng)答位(ACK，Acknowledge bit)。
I2C總線技術(shù)規(guī)范中，對開始和結(jié)束信號(也稱起始和停止信號)以及應(yīng)答信號的定義如下起始信號(S)在時鐘線SCL保持高電平期間，雙向數(shù)據(jù)線SDA上出現(xiàn)由高電平向低電平的變化，用于啟動I2C總線，為I2C總線的起始信號。
停止信號(P)在時鐘線SCL保持高電平期間，雙向數(shù)據(jù)線SDA上出現(xiàn)由低電平向高電平的變化，用于停止I2C總線，為I2C總線的終止信號。
應(yīng)答信號(A)在I2C總線傳輸過程中每一個字節(jié)的第9個SCL脈沖對應(yīng)著應(yīng)答位，若雙向數(shù)據(jù)線SDA上顯示低電平則為總線“應(yīng)答(A)”，若雙向數(shù)據(jù)線SDA上顯示高電平則為總線“非應(yīng)答(/A)”。
只有主器件才能對I2C總線實現(xiàn)管理與檢測，開始和結(jié)束信號一般都是由主器件產(chǎn)生。I2C總線數(shù)據(jù)傳輸時，在時鐘線SCL為高電平期間，數(shù)據(jù)線SDA上必須保持有穩(wěn)定的邏輯電平狀態(tài)，高電平表示數(shù)據(jù)1，低電平表示數(shù)據(jù)0。只有在時鐘線SCL為低電平時，才允許數(shù)據(jù)線SDA上的電平狀態(tài)發(fā)生變化。
I2C總線的工作速度一般是取決于主器件和從器件的性能，參考I2C總線的總線規(guī)范，時鐘線SCL的工作頻率可以工作在0Hz到100kHz之間。
圖1所示，是單板主備倒換傳統(tǒng)方法的實現(xiàn)框圖，由此可以直觀地了解現(xiàn)有技術(shù)中的主備倒換實現(xiàn)方法。
在計算機通訊設(shè)備內(nèi)，關(guān)于單板的主備倒換機制，傳統(tǒng)的解決辦法即如上所述，在背板上兩塊單板之間通過若干硬件直連信號進行連接，這些硬件連接信號包括各單板主備狀態(tài)輸出信號、對板主備狀態(tài)輸入信號、各單板在線輸出信號、對板在線輸入信號、各單板復(fù)位信號、心跳線信號等等，也有方案采用如下信號主備競爭信號、主備復(fù)位信號、主備倒換信號、主備上電信號、主備告警信號、主備運行信號、主備看門狗信號，在此，容許形象地稱其為“并行”信號，以示區(qū)別。這些輸入、輸出信號通過背板交叉連接在主備單板之間，在單板內(nèi)進入邏輯電路，加上單板CPU控制信號、看門狗信號、手動按鍵復(fù)位信號、手動按鍵倒換信號等，組成單板主備功能單元，決定單板主備用狀態(tài)，并實現(xiàn)主備倒換功能?；凇安⑿小毙盘柕奶攸c，現(xiàn)在業(yè)界普遍采用的這種主備倒換方法存在其獨有的缺陷，那就是信號占用接插件針位多，抗干擾性能差，沒有監(jiān)測、診斷互連信號狀態(tài)的能力。與此相應(yīng)，接插件關(guān)鍵信號可使用針位減少，或者需要增加接插件針位數(shù)，導(dǎo)致成本上升；如果主備硬件信號受到其它信號干擾，將導(dǎo)致主備倒換電路誤動作；由于一些異常操作與不規(guī)范操作，或者因為單板接插件老化，部分主備硬件信號出現(xiàn)開路或短路故障，將導(dǎo)致主備倒換電路鎖死，由此單板工作狀態(tài)異常，設(shè)備功能與性能缺失或降低。
如果在電路原理圖設(shè)計時，經(jīng)過周密的方案論證，采用諸如觸發(fā)器互鎖電路、濾波器電路等等措施，可以避免單板雙主狀態(tài)、單板上電振蕩等異?，F(xiàn)象?；蛘咴谟≈齐娐钒逶O(shè)計時經(jīng)過仔細的布局布線，一般也可以避免因信號線上出現(xiàn)干擾造成主備倒換電路的誤動作或鎖死。但是，會造成“并行”信號線的鎖定，且必須要通過其它手段來解決，譬如，由于單板(或背板)接插件的針或針套接觸不良、氧化、斷、倒等原因，造成部分“并行”信號線互連不上或短路，直接導(dǎo)致主備倒換電路不能動作，甚至出現(xiàn)嚴重的雙主用狀態(tài)或雙備用狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的接收問題是提供一種通訊設(shè)備單板主備倒換裝置，完全可以避免眾多“并行”信號易受干擾或硬件故障而造成單板主備狀態(tài)失控或鎖定，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
技術(shù)方案如下通訊設(shè)備單板主備倒換裝置包括主備倒換控制模塊和總線，所述主備倒換控制模塊接收輸入信號，完成單板主備倒換的控制，還包括總線接口單元，所述總線接口單元連接在所述總線和主備倒換控制模塊之間，總線接口單元將從總線上接收到串行信號轉(zhuǎn)換為并行信號，發(fā)送到所述主備倒換控制模塊；或者，所述總線接口單元將從所述主備倒換控制模塊接收到的并行信號轉(zhuǎn)換為串行信號發(fā)送到所述總線。
優(yōu)選的，所述總線接口單元和主備倒換控制模塊之間的并行信號包括主備競爭信號、主備復(fù)位信號、主備倒換信號、主備上電信號、主備告警信號、主備運行信號或者主備看門狗信號。
優(yōu)選的，所述總線接口單元包括編碼譯碼模塊，接收所述主備倒換控制模塊發(fā)送的所述并行信號，經(jīng)編碼后發(fā)送到所述第一總線器件、第二總線器件或者總線監(jiān)視模塊；或者，接收所述第一總線器件、第二總線器件或者總線監(jiān)視模塊發(fā)送的并行信號，經(jīng)譯碼后發(fā)送到所述主備倒換控制模塊；第一總線器件和第二總線器件，讀取所述總線上的對板信息，所述對板信息為串行信號，將所述串行信號轉(zhuǎn)換為并行信號，發(fā)送到所述編碼譯碼模塊；或者，接收所述編碼譯碼模塊發(fā)送的并行信號，將所述并行信號轉(zhuǎn)換為串行信號，作為本板信息發(fā)送到所述總線；總線監(jiān)視模塊，分別和編碼譯碼模塊、第一總線器件和第二總線器件相連接，分別監(jiān)視所述總線、第一總線器件、第二總線器件是否空閑、是否應(yīng)答或者是否超時，同時，向所述編碼譯碼模塊、第一總線器件或者第二總線器件提供空閑信號、應(yīng)答信號或者超時信號。
優(yōu)選的，所述第一總線器件和第二總線器件中，一個為主器件，另一個為從器件。
優(yōu)選的，所述本板通過第一總線器件和第二總線器件的雙向數(shù)據(jù)線和時鐘線與對板相連接。
本發(fā)明所解決的另一個技術(shù)問題是提供一種通訊設(shè)備單板主備倒換實現(xiàn)方法，完全可以避免眾多“并行”信號易受干擾或硬件故障而造成單板主備狀態(tài)失控或鎖定，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
技術(shù)方案如下通訊設(shè)備單板主備倒換實現(xiàn)方法，步驟如下(1)預(yù)置備用狀態(tài)，主器件寫操作；(2)當(dāng)對板存在且有響應(yīng)時，本板主器件讀取對板信息；(3)根據(jù)譯碼后的對板信息和主器件、從器件的狀態(tài)信息，本板與對板進行信息交互。
進一步，步驟(1)具體為單板初始化后被預(yù)置為備用狀態(tài)，通過主器件寫操作向?qū)Π鍏R報本板信息。
進一步，步驟(2)中，當(dāng)對板沒有響應(yīng)時，執(zhí)行以下步驟A、進行從器件監(jiān)視；B、當(dāng)本板從器件正常工作時，上報主器件故障，同時，連接本板從器件與對板的主器件；C、本板維持備用狀態(tài)，置位故障標志，并上報；當(dāng)本板從器件沒有響應(yīng)時，本板從上電預(yù)置的備用狀態(tài)變?yōu)橹饔脿顟B(tài)。
進一步，步驟(2)中，在主器件內(nèi)，完成I2C總線的讀操作或者寫操作、信號的串并轉(zhuǎn)換，以及與編碼譯碼控制模塊的接口。
進一步，步驟(3)具體為(31)主器件讀取的對板信息被送到編碼譯碼控制模塊，進行譯碼后提供給主備倒換控制模塊；(32)在主備倒換控制模塊中，根據(jù)譯碼后的對板信息，形成主備競爭、主備倒換或者主備控制信號；(33)在總線監(jiān)視模塊中，分別監(jiān)視主器件、從器件的雙向數(shù)據(jù)線和時鐘線是否空閑、是否應(yīng)答或者是否超時；(34)根據(jù)主備倒換控制模塊和總線監(jiān)視模塊的結(jié)果，通過主器件、從器件讀操作或者寫操作完成本板與對板的信息交互。
采用本發(fā)明的裝置和實現(xiàn)方法，完全可以避免眾多“并行”信號易受干擾或硬件故障而造成單板主備狀態(tài)失控或鎖定，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。同時，本發(fā)明技術(shù)方案實現(xiàn)起來方便靈活，硬件成本低。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的單板主備倒換實現(xiàn)框圖；圖2是通訊設(shè)備單板主備倒換裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是通訊設(shè)備單板主備倒換裝置單板連接關(guān)系圖；圖4是通訊設(shè)備單板主備倒換實現(xiàn)方法工作流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案是將傳統(tǒng)單板主備倒換使用的“并行”信號互連改為I2C總線串行信號互相通訊，單板的主備倒換控制模塊實時檢測I2C總線數(shù)據(jù)。當(dāng)單板主備倒換裝置通過從器件從I2C總線接收到對板的主器件發(fā)送到總線中的倒換命令或狀態(tài)查詢，結(jié)合當(dāng)前本板CPU通用控制信號、看門狗信號、手動按鍵復(fù)位信號、手動按鍵倒換信號等信號，進行本板主備倒換邏輯運算，決定本板未來主備狀態(tài)，或者向?qū)Π鍏R報本板狀態(tài)。當(dāng)接收到主備倒換命令要求本板從備用升級，即進行本板升主用操作；當(dāng)接收到狀態(tài)查詢，則從本板主器件的I2C總線發(fā)送匯報消息給對板。如此，在兩塊單板間建立兩條I2C總線，兩塊單板上對應(yīng)部分控制電路分別作為I2C總線主器件與從器件，各負責(zé)一個方向的I2C總線主動操作，實現(xiàn)單板主備倒換。
下面參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作詳細描述。
如圖2所示，本發(fā)明的通訊設(shè)備單板主備倒換裝置105選用復(fù)雜可編程邏輯器件(Complex Programable Logic Device，CPLD)或者現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programable Gate Array，F(xiàn)PGA)實現(xiàn)，圖中僅示意了一塊單板100的可編程邏輯器件部分，實際上該通訊設(shè)備單板主備倒換裝置105總是應(yīng)用于兩塊結(jié)構(gòu)、元器件、后背板和邏輯電路完全相同的電路板之間。
本發(fā)明的通訊設(shè)備單板主備倒換裝置105主要包括主備倒換控制模塊102和總線接口單元101。主備倒換控制模塊102是單板100的主備倒換的控制裝置，它具體完成單板100的主備競爭、主備互鎖、狀態(tài)控制等功能?？偩€接口單元101和I2C總線相連接，總線接口單元101將從I2C總線上接收到串行信號轉(zhuǎn)換為并行信號，發(fā)送到主備倒換控制模塊102，或者，總線接口單元101將從主備倒換控制模塊102接收到的并行信號轉(zhuǎn)換為串行信號發(fā)送到I2C總線。其中，總線接口單元101包括編碼譯碼模塊106、總線監(jiān)視模塊107、第一總線器件和第二總線器件，第一總線器件和第二總線器件中，一個為主器件，另一個為從器件。本實施例中，第一總線器件為主器件MASTER103，第二總線器件為從器件SLAVE104。
主備倒換控制模塊102用于完成主備競爭、主備倒換、主備控制功能，接收的輸入信號分別為本板CPU控制信號(CPU GPIO)、看門狗信號(WATCH DOG RST)、手動按鍵復(fù)位信號(M RESET)、手動按鍵倒換信號(MEXCH)。當(dāng)然，這四個信號并非所有的輸入信號，一般情況下還包括單板時鐘等其它輸入信號，以及CPU的存儲器、寄存器讀寫接口信號。
總線接口單元101與主備倒換控制模塊102之間的信號為功能模塊接口信號，該功能模塊接口信號為并行信號，輸入輸出方向如圖所示，該七對信號分別為主備競爭信號(I_MS-VIE和O_MS-VIE)、主備復(fù)位信號(I_MS-RST和O_MS-RST)、主備倒換信號(I_MS-REQ和O_MS-REQ)、主備上電信號(I_MS-PWRON和O_MS-PWRON)、主備告警信號(I_MS-ALM和O_MS-ALM)、主備運行信號(I_MS-RUN和O_MS-RUN)、主備看門狗信號(I_MS-WDO和O_MS-WDO)。
由于總線接口單元101與主備倒換控制模塊102之間的接口信號為七對并行信號，不能充分表示主備單板間的命令、消息與狀態(tài)，實際上就是說I2C總線上主器件MASTER103、從器件SLAVE104以及總線監(jiān)視模塊107需要處理的總的并行信號遠大于七對，所以需要編碼譯碼模塊106進行中介，做7-N的編碼和譯碼工作，以連接主備倒換控制模塊102和主器件MASTER103、從器件SLAVE104以及總線監(jiān)視模塊107。
編碼譯碼模塊106接收主備倒換控制模塊102發(fā)送的并行信號，經(jīng)編碼后發(fā)送到主器件MASTER103、從器件SLAVE104或者總線監(jiān)視模塊107?；蛘?，編碼譯碼模塊106接收主器件MASTER103、從器件SLAVE104或者總線監(jiān)視模塊107發(fā)送的并行信號，經(jīng)譯碼后發(fā)送到主備倒換控制模塊102。
總線監(jiān)視模塊107分別和編碼譯碼模塊106、主器件MASTER103、從器件SLAVE104相連接，完成I2C總線監(jiān)視任務(wù)，分別監(jiān)視主器件MASTER103、從器件SLAVE104、I2C總線是否空閑、是否應(yīng)答、是否超時，同時提供空閑、應(yīng)答、超時三個信號給編碼譯碼模塊106、主器件MASTER103、從器件SLAVE104。
主器件MASTER103進行命令解析，實際上取決于自定義的I2C握手通訊協(xié)議，讀取I2C總線上的對板信息(包括主備單板間的命令、消息與狀態(tài))，對板信息為串行信號，將串行信號轉(zhuǎn)換為并行信號，發(fā)送到編碼譯碼模塊106；或者，主器件MASTER103將來自編碼譯碼模塊106的并行信號轉(zhuǎn)換為串行信號，作為本板信息發(fā)送到I2C總線。
從器件SLAVE104作為備用器件，功能和主器件MASTER103相同。
主器件MASTER103和從器件SLAVE104發(fā)送的四個信號為I2C總線接口信號，分兩條線路，一條主器件MASTER103使用，標為SDA_1與SCL_1，另一條從器件SLAVE104使用，標為SDA_2與SCL_2。
如圖3所示，是單板之間主備倒換連接關(guān)系，包括單板A、單板B和背板。單板A的主器件通過背板和單板B的從器件相連接，具體來說是單板A的雙向數(shù)據(jù)線SDA_1和時鐘線SCL_1通過背板和單板B的從器件的雙向數(shù)據(jù)線SDA_4與時鐘線SCL_4相連接。單板A的從器件通過背板和單板B的主器件相連接，具體來說，單板A的從器件的雙向數(shù)據(jù)線SDA_2和時鐘線SCL_2通過背板和單板B的主器件的雙向數(shù)據(jù)線SDA_3和時鐘線SCL_3相連接。
采用本發(fā)明后，通訊設(shè)備中互為主備熱備份的兩塊單板之間占用更少的接插件針位，成本降低，同時可靠性得到提升。
如圖4所示，通訊設(shè)備單板主備倒換實現(xiàn)方法在CPLD/FPGA內(nèi)部實現(xiàn)，具體步驟如下1、單板100初始化后被預(yù)置為備用狀態(tài)，通過主器件MASTER103的寫操作向?qū)Π鍏R報本板信息。
步驟S401單板100上電。
單板100插入通訊設(shè)備機箱或背板后，電源部分開始正常工作。
步驟S402單板100初始化。
單板100的CPU系統(tǒng)啟動，加載外部器件的驅(qū)動程序。
步驟S403預(yù)置備用狀態(tài)，主器件MASTER103寫操作。
單板100初始化后被預(yù)置為備用狀態(tài)，通過I2C總線主器件MASTER103寫操作，向?qū)Π鍏R報本板上電事件、本板備用狀態(tài)等消息。在主器件MASTER103內(nèi)，完成I2C總線讀/寫、串/并轉(zhuǎn)換、與編碼譯碼模塊106進行接口。
步驟S404判斷I2C總線上的對板有無“應(yīng)答”。
在I2C總線傳輸過程中，每一個字節(jié)的第9個SCL脈沖對應(yīng)著應(yīng)答位，若主器件MASTER103的雙向數(shù)據(jù)線SDA_1上有“應(yīng)答”，表示對板存在且有響應(yīng)，執(zhí)行步驟S405；如果沒有“應(yīng)答”，執(zhí)行步驟S410。
2、當(dāng)對板存在且有響應(yīng)時，本板主器件讀取對板信息。
步驟S405主器件MASTER103讀對板狀態(tài)。
至此，本板得知對板存在且I2C總線通訊正常，本板的主器件MASTER103繼續(xù)讀取對板主備狀態(tài)等信息，在主器件MASTER103內(nèi)，完成I2C總線讀/寫、串/并轉(zhuǎn)換，然后與編碼譯碼模塊106進行接口。
3、根據(jù)譯碼后的對板信息和主器件MASTER103、從器件SLAVE104的狀態(tài)信息，本板與對板進行信息交互。
步驟S406編碼譯碼模塊106進行編碼或者譯碼。
主器件MASTER103讀取的對板主備狀態(tài)等信息被送到編碼譯碼模塊106進行譯碼，然后提供給主備倒換控制模塊102。
步驟S407控制主備倒換。
在主備倒換控制模塊102中，根據(jù)譯碼后的對板信息，完成主備競爭、主備倒換、主備控制等功能，形成主備競爭、主備倒換或者主備控制信號。
步驟S408總線監(jiān)視模塊107進行總線監(jiān)視。
總線監(jiān)視模塊107完成監(jiān)視任務(wù)，分別監(jiān)視主器件MASTER103、從器件SLAVE104和I2C總線是否空閑、是否應(yīng)答、是否超時。
步驟S409根據(jù)主備倒換控制模塊102和總線監(jiān)視模塊107的結(jié)果，通過主器件MASTER103、從器件SLAVE104讀操作或者寫操作完成本板與對板的信息交互。
步驟S410當(dāng)對板沒有響應(yīng)時，進行從器件監(jiān)視。
如果本板上電后，預(yù)置備用狀態(tài)主器件MASTER103進行寫操作后沒有“應(yīng)答”，則進行從器件SLAVE104監(jiān)視，根據(jù)從器件SLAVE104的I2C總線是否正常，判斷下一步的步驟。
步驟S411監(jiān)視從器件SLAVE104的I2C總線是否活動，是否是完整的讀、寫操作。
當(dāng)對板的主器件的I2C總線正常工作，而本板主器件MASTER103故障時，執(zhí)行步驟S413；當(dāng)本板從器件SLAVE104無響應(yīng)時，執(zhí)行步驟S412。
步驟S412對板不在線，本板主用。
執(zhí)行本步驟，說明本板從器件SLAVE104的I2C總線也是無響應(yīng)的，由此得出結(jié)論，對板不在線，從而本板從上電預(yù)置的備用變?yōu)橹饔?，然后?zhí)行步驟S406，繼續(xù)主流程，并監(jiān)視對板的插入。
步驟S413主器件MASTER103出現(xiàn)故障，上報故障。
執(zhí)行本步驟，說明本板從器件SLAVE104是正常工作的，同時本板從器件SLAVE104的I2C總線與對板的主器件I2C總線互連，即對板的主器件正常工作，而本板主器件MASTER103出現(xiàn)故障。
步驟S414本板故障，維持備用。
本板主器件MASTER103故障，不能主動操作I2C總線，因此本板維持備用狀態(tài)，置位故障標志，并上報CPU以及高層軟件，通知維護。
步驟S415觸發(fā)主備倒換命令。
主備倒換命令包括軟件倒換控制命令、按鍵倒換、按鍵復(fù)位等CPLD/FPGA外部觸發(fā)命令，主備倒換命令發(fā)出后導(dǎo)致主備倒換控制模塊102動作，并通知對板。
如果本板發(fā)生按鍵倒換、軟件控制倒換、查詢對板狀態(tài)等命令，則視為向主器件發(fā)起寫操作；相應(yīng)地，在從器件可以收到對板的類似命令；由于I2C總線的數(shù)據(jù)線是雙向的，同樣可以從主器件收到對板的應(yīng)答消息，也可以向從器件發(fā)送本板的應(yīng)答消息。本發(fā)明中，主器件與從器件既可同時工作，又可互為補充，如果其中一個發(fā)生故障，可以方便有效地檢測出來，這一點具有比“并行”信號無可比擬的優(yōu)勢。
通過本發(fā)明方法，在I2C總線上可以發(fā)送本板主備倒換命令、實時查詢對板狀態(tài)，同時實時監(jiān)測I2C總線的狀態(tài)，避免I2C總線鎖定，從而解決傳統(tǒng)的主備倒換機制固有缺陷，提高設(shè)備可靠性。
權(quán)利要求
1.一種通訊設(shè)備單板主備倒換裝置，包括主備倒換控制模塊和總線，所述主備倒換控制模塊接收輸入信號，完成單板主備倒換的控制，其特征在于，還包括總線接口單元，所述總線接口單元連接在所述總線和主備倒換控制模塊之間，總線接口單元將從總線上接收到串行信號轉(zhuǎn)換為并行信號，發(fā)送到所述主備倒換控制模塊；或者，所述總線接口單元將從所述主備倒換控制模塊接收到的并行信號轉(zhuǎn)換為串行信號發(fā)送到所述總線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊設(shè)備單板主備倒換裝置，其特征在于，所述總線接口單元和主備倒換控制模塊之間的并行信號包括主備競爭信號、主備復(fù)位信號、主備倒換信號、主備上電信號、主備告警信號、主備運行信號或者主備看門狗信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通訊設(shè)備單板主備倒換裝置，其特征在于，所述總線接口單元包括編碼譯碼模塊，接收所述主備倒換控制模塊發(fā)送的所述并行信號，經(jīng)編碼后發(fā)送到所述第一總線器件、第二總線器件或者總線監(jiān)視模塊；或者，接收所述第一總線器件、第二總線器件或者總線監(jiān)視模塊發(fā)送的并行信號，經(jīng)譯碼后發(fā)送到所述主備倒換控制模塊；第一總線器件和第二總線器件，讀取所述總線上的對板信息，所述對板信息為串行信號，將所述串行信號轉(zhuǎn)換為并行信號，發(fā)送到所述編碼譯碼模塊；或者，接收所述編碼譯碼模塊發(fā)送的并行信號，將所述并行信號轉(zhuǎn)換為串行信號，作為本板信息發(fā)送到所述總線；總線監(jiān)視模塊，分別和編碼譯碼模塊、第一總線器件和第二總線器件相連接，分別監(jiān)視所述總線、第一總線器件、第二總線器件是否空閑、是否應(yīng)答或者是否超時，同時，向所述編碼譯碼模塊、第一總線器件或者第二總線器件提供空閑信號、應(yīng)答信號或者超時信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通訊設(shè)備單板主備倒換裝置，其特征在于，所述第一總線器件和第二總線器件中，一個為主器件，另一個為從器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通訊設(shè)備單板主備倒換裝置，其特征在于，所述本板通過第一總線器件和第二總線器件的雙向數(shù)據(jù)線和時鐘線與對板相連接。
6.一種通訊設(shè)備單板主備倒換實現(xiàn)方法，步驟如下(1)預(yù)置備用狀態(tài)，主器件寫操作；(2)當(dāng)對板存在且有響應(yīng)時，本板主器件讀取對板信息；(3)根據(jù)譯碼后的對板信息和主器件、從器件的狀態(tài)信息，本板與對板進行信息交互。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通訊設(shè)備單板主備倒換實現(xiàn)方法，其特征在于，步驟(1)具體為單板初始化后被預(yù)置為備用狀態(tài)，通過主器件寫操作向?qū)Π鍏R報本板信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通訊設(shè)備單板主備倒換實現(xiàn)方法，其特征在于，步驟(2)中，當(dāng)對板沒有響應(yīng)時，執(zhí)行以下步驟A、進行從器件監(jiān)視；B、當(dāng)本板從器件正常工作時，上報主器件故障，同時，連接本板從器件與對板的主器件；C、本板維持備用狀態(tài)，置位故障標志，并上報；當(dāng)本板從器件沒有響應(yīng)時，本板從上電預(yù)置的備用狀態(tài)變?yōu)橹饔脿顟B(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通訊設(shè)備單板主備倒換實現(xiàn)方法，其特征在于，步驟(2)中，在主器件內(nèi)，完成I2C總線的讀操作或者寫操作、信號的串并轉(zhuǎn)換，以及與編碼譯碼控制模塊的接口。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通訊設(shè)備單板主備倒換實現(xiàn)方法，其特征在于，步驟(3)具體為(31)主器件讀取的對板信息被送到編碼譯碼控制模塊，進行譯碼后提供給主備倒換控制模塊；(32)在主備倒換控制模塊中，根據(jù)譯碼后的對板信息，形成主備競爭、主備倒換或者主備控制信號；(33)在總線監(jiān)視模塊中，分別監(jiān)視主器件、從器件的雙向數(shù)據(jù)線和時鐘線是否空閑、是否應(yīng)答或者是否超時；(34)根據(jù)主備倒換控制模塊和總線監(jiān)視模塊的結(jié)果，通過主器件、從器件讀操作或者寫操作完成本板與對板的信息交互。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通訊設(shè)備單板主備倒換裝置，包括主備倒換控制模塊和總線，所述主備倒換控制模塊接收輸入信號，完成單板主備倒換的控制，還包括總線接口單元，所述總線接口單元和所述總線相連接，總線接口單元將從總線上接收到串行信號轉(zhuǎn)換為并行信號，發(fā)送到所述主備倒換控制模塊；所述總線接口單元將從所述主備倒換控制模塊接收到的并行信號轉(zhuǎn)換為串行信號發(fā)送到所述總線。本發(fā)明還公開了一種通訊設(shè)備單板主備倒換實現(xiàn)方法。采用本發(fā)明的裝置和實現(xiàn)方法，完全可以避免眾多并行信號易受干擾或硬件故障而造成單板主備狀態(tài)失控或鎖定，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。
文檔編號H04L1/22GK1972142SQ20061016197
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者朱寶旺, 王洪斌 申請人:中興通訊股份有限公司