CN100362759C - 单板备份系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单板备份系统，包括主用单板、备用单板、控制单元和滤波单元，所述主用单板和所述备用单板各自通过位于本地的控制单元发送本板的在位信号和状态信号并接收对板的在位信号和状态信号，分别位于所述主用单板和所述备用单板上的所述的滤波单元对对板的在位信号进行过滤，以控制信号电平；所述的滤波单元为非对称滤波单元，用于根据第一时间段对收到的在位信号进行处理，及根据第二时间段对收到的不在位信号进行处理，其中所述第二时间段短于所述第一时间段。本发明通过上述技术方案，保证了来自于对方单板板状态信号能及时到达本板，并且解决拔插单板导致的信号抖动问题。

Description

单板备份系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种单板备份系统。

技术背景

主备热备份是指相同的两块单板同时工作，一块主用，另一块备用。主备两块单板通过单板在位信号、单板状态信号进行通讯。在通信领域，为了提高系统可靠性，通常在系统设计中采用主备热备份这种冗余技术。

当主用的单板出现故障时，系统可靠地切换到无故障的备用板，称之为主备倒换。如图1所示，是现有技术中最基本的主备倒换电路示意图：

主用、备用单板之间会进行通讯，它们通过背板进行。主用(备用)至少包括两种信号：在位信号及状态信号。在位信号表示单板是否插在系统中；状态信号表示目前单板处于主用模式还是备用模式。

主用单板控制单元通过读入备板的2种信号(备板在位信号、备板状态信号)的电平状态了解备用单板板目前的工作状态。同样，备用单板控制单元通过读入主用单板的2种信号(主板在位信号、主板状态信号号)的电平状态了解主用单板板目前的工作状态。

主、备这两个单板的控制单元会根据对板的工作状态、本板的工作状态决定目前本板下一步将运行在何种工作状态(主用或备用)。

在单板的拔插过程中，由于单板插头与背板插座之间的接触抖动，这样，来自于对端单板的信号会出现抖动(电平状态出现跳变)。如图2所示，即是该种跳变的示意图。

为了消除这种抖动，因此在信号的输入处加入了滤波单元，因此产生了如图3所示的电路图：

滤波单元实现的基本功能如下面的描述：

如果(输入信号在前段Δt时间内保持为有效电平)则

输出信号设置为有效电平

否则如果(输入信号在前段Δt时间内保持为无效逻辑电平)则

输出信号设置为无效电平

否则

输出信号保持电平不变

经过处理后的信号如图4所示，从图4可以看出：所有的对板信号只有稳定Δt时间后才能到达本板的控制单元。

上述技术中，由于对信号处理的一致性，即对来自对板的信号均通过滤波单元进行滤波。导致来自对板的所有信号必须延时后才能到达本板的控制单元。另外，由于滤波方式具有对称性，即判断信号从无效变化到有效的时间与判断信号从有效变化到无效的时间长度一致。导致对插入单板及拔出单板的响应时间一致。在某些要求快速主备倒换的主备系统中，上面的两个缺点导致的时间延时是不能忍受的。

发明内容

本发明的目的就是提供一种非一致性的单板备份系统，以提供一种非一致性的备份处理方式。

一种单板备份系统，包括主用单板、备用单板、控制单元和滤波单元，所述主用单板和所述备用单板各自通过位于本地的控制单元发送本板的在位信号和状态信号并接收对板的在位信号和状态信号，分别位于所述主用单板和所述备用单板上的所述的滤波单元对对板的在位信号进行过滤，以控制信号电平；所述的滤波单元为非对称滤波单元，用于根据第一时间段对收到的在位信号进行处理，及根据第二时间段对收到的不在位信号进行处理，其中所述第二时间段短于所述第一时间段。

所述的单板备份系统还包括分别位于所述主用单板和所述备用单板上的逻辑单元，该逻辑单元接收单板状态信号，并根据滤波单元的输出而输出相应的单板状态信号给控制单元。

所述的滤波单元包括三极管、电容及反向器，所述三极管的基极接收单板在位信号，集电极接高电位，发射极接地；所述电容串接于三极管的基极与地之间；所述反向器串接于三极管的集电极与控制单元之间。

所述的逻辑单元包括一与门，其输入分别接滤波单元的输出信号及单板状态信号，并输出信号给控制单元。

所述的滤波单元输出信号，是经过控制单元后输入到逻辑单元的输入端。

所述的控制单元为CPU。

所述的控制单元之间，通过数据线相连。

所述的数据线可以为多根。

本发明由于采用了非对称的滤波单元，使得判断信号从无效变化到有效的时间与判断信号从有效变化到无效的时间长度不一致，避免了由此导致的时延问题；另外由于本发明采用了逻辑单元对单板状态信号进行处理，使得处理单元对对板在位信号进行滤波处理，对对板状态信号只进行组合逻辑处理，避免了对信号处理的一致性，大大提高了单板备份系统的稳定性与及时性，解决拔插单板导致的信号抖动问题。

附图说明

图1是现有技术中主备倒换单板备份系统示意图；

图2是采用图1单板备份系统出现的对端单板的信号抖动示意图；

图3是现有技术中加入滤波单元的单板备份系统示意图；

图4是采用图3的单板备份系统出现的信号示意图；

图5是本发明实施例的一个单板备份系统示意图；

图6是本发明单板的一个框图；

图7是本发明实施例的一个滤波单元与逻辑单元连接示意图；

图8是本发明在主用单板上的滤波单元及逻辑单元详细电路图；

图9是本发明在备用单板上的滤波单元及逻辑单元详细电路图；

图10是采用本发明实施例的一个效果图。

具体实施方式

下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。

首先明确几个概念：

本板：表示当前描述的单板；

对板：表示与本板相对应的单板，如果本板为“主用单板”则对板为“备用单板”，反之如果本板为“备用单板”则对板为“主用单板”。

如图5及图6所示，是本发明单板备份系统的示意图及单板的框图，从图中可见，本发明的单板备份系统包括有主用单板、备用单板、控制单元、滤波单元和逻辑单元，该控制单元可以为CPU，位于主用单板与备用单板之上，主用单板上的控制单元与备用单板上的控制单元之间通过数据线相连，该数据线可以使用一根数据线传送信号，也可以采用多根数据线来传送，这可以根据实际需要来设计。如图7所示，即是滤波单元的输出信号经过CPU传送给逻辑单元的示意图。

该主用单板与备用单板通过控制单元发送本板的在位信号和状态信号并接收对板的在位信号和状态信号，该滤波单元对单板在位信号进行过滤，以控制信号电平，该滤波单元设置在本板上，为非对称滤波单元。该逻辑单元设置在本板上，接收单板状态信号，并根据滤波单元的输出而输出相应的单板状态信号给控制单元。

本发明的包括了一个用于处理对板在位信号的非对称的“滤波单元”及一个受“滤波单元”输出控制的用于处理对板状态信号的“逻辑单元”，这两个单元有以下两个特点：

它对信号的处理具有不一致性，即只对“对板在位信号”进行滤波处理，而对“对板状态信号”只进行组合逻辑处理。

处理对板在位信号时采用“非对称的滤波单元”，该滤波单元对信号由无效变为有效的处理时间及信号由有效变为无效的处理时间是不一样的，前者的时间要大于后者的时间。

滤波单元及逻辑单元的功能描述如下：

滤波单元完成对对板在位信号的检测，其逻辑功能如下描述：

如果(在前Δt1时间段内，输入信号＝对板在位状态)则

“在位信号检测”输出设置为对板在位状态

否则如果(在前Δt2时间段内，输入信号＝对板不在位状态)则

“在位信号检测”输出设置为对板不在位状态

否则

“在位信号检测”输出保持不变

滤波单元的特点在于非对称性，Δt1比Δt2的时间要长。Δt2时间可以为0，这时滤波单元的功能描述如下：

如果(在前Δt1时间段内，输入信号＝对板在位状态)则

“在位信号检测”输出设置为对板在位状态

否则

“在位信号检测”输出设置为对板不在位状态

逻辑单元在滤波单元输出的控制下，把对板的状态信号输入到本板控制单元中，其逻辑功能描述如下：

如果(滤波单元输出＝单板在位状态)则

逻辑单元输出等于对板状态输入

否则

逻辑单元输出设置为本板无需处理的信号状态。

如图8和9所示，是本发明主用单板与备用单板上滤波单元与逻辑单元的详细电路图，从图中可以看出，该滤波单元包括三极管、电容及反向器，该三极管的基极接收单板在位信号，集电极接高电位，发射极接地；该电容串接于三极管的基极与地之间；该反向器串接于三极管的集电极与控制单元之间。

该逻辑单元包括一与门，其输入分别接滤波单元的输出信号及单板状态信号，并输出信号给控制单元。

该滤波单元输出的信号，可以直接在滤波单元的输出端引至逻辑单元的输入端，也可以经过控制单元后输入到逻辑单元的输入端，就是通过滤波单元后，又经过控制单元，从控制单元的另外的信号线引入逻辑单元，在实现功能上两者没有实质性的差别。

下面结合图8说明主用单板的工作过程：

1)当备板不在位时：R6的输入悬空，因此三极管Q2被关闭，U3输入为高电平，U3输出为低电平，控制单元读入该低电平判断出备板不在位；U3输出的低电平送到U4输入端，因此U4输出为低电平，控制单元将不作任何响应(不管这时备板状态如何变化)。

2)当插入备板时：R6输入产生抖动，并最后会稳定在高电平上(表示备板在位)；备板状态信号也会不稳定；在此期间，由于C2的延时作用，三极管Q2一直是关闭的，因此其他信号的状态如描述1。C2的充电时间为Δt1。

3)当备板稳定后：C2被充电一直到三极管Q2被打开，U3输出为高电平，控制单元读入该电平判断出备板在位；U3输出的电平送到U4的2脚，U4输出将跟随备板状态信号变化，控制单元可读到正确的状态并作出响应的动作。

4)当拔出备板时：R6的输入信号产生抖动，但由于R7远小于R6，C2将很快放电并导致Q2被关闭，所有的状态同描述1。C2的放电时间为Δt2。

下面结合图9说明备用单板的工作过程：

主板在位信号为高有效信号(即当它为高电平时表示主板在位，低电平或开路时表示主板不在位)。主板状态信号为高有效信号(即当它为高电平时表示要求备板对这种状态进行处理，当它为低电平时表示备板可以不作响应)。

该电路的工作过程如下描述：

1)当插入备板时：由于备板尚在启动过程中，它将不会处理主板过来的信号。

2)当备用单板已正常运行：主板在位信号、主板状态信号已稳定到达控制器，备板可以正确响应主板状态信号的变化。

3)当拔出主板时：主板在位信号抖动，但由于R2远小于R1，C1将很快放电并导致Q1被关闭，U1输出低电平，控制单元判断到主板丢失，将回作相应的处理，而这时将不管目前主板的状态信号。

如图10所示，是对板拔插及状态信号变化时，经过本发明电路处理后的波形图。从图上可以看出：

当对板插入时：只有当单板稳定之后，有效的对板状态信号才能到达本板；

对板在位时：对板的状态信号能几乎0延时到达控制单元；

对板拔出时：本板也能以最快的速度得到对板的拔出信息。

本发明通过上述技术方案，保证了来自于对方单板的状态信号能及时到达本板，并且解决拔插单板导致的信号抖动问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种单板备份系统，包括主用单板、备用单板、控制单元和滤波单元，所述主用单板和所述备用单板各自通过位于本地的控制单元发送本板的在位信号和状态信号并接收对板的在位信号和状态信号，分别位于所述主用单板和所述备用单板上的所述的滤波单元对对板的在位信号进行过滤，以控制信号电平；其特征在于所述的滤波单元为非对称滤波单元，用于根据第一时间段对收到的在位信号进行处理，及根据第二时间段对收到的不在位信号进行处理，其中所述第二时间段短于所述第一时间段。

2.如权利要求1所述的单板备份系统，其特征在于所述的单板备份系统还包括分别位于所述主用单板和所述备用单板上的逻辑单元，该逻辑单元接收单板状态信号，并根据滤波单元的输出而输出相应的单板状态信号给控制单元。

3.如权利要求2所述单板备份系统，其特征在于所述的滤波单元包括三极管、电容及反向器，所述三极管的基极接收单板在位信号，集电极接高电位，发射极接地；所述电容串接于三极管的基极与地之间；所述反向器串接于三极管的集电极与控制单元之间。

4.如权利要求2所述的单板备份系统，其特征在于所述的逻辑单元包括一与门，其输入分别接滤波单元的输出信号及单板状态信号，并输出信号给控制单元。

5.如权利要求4所述的单板备份系统，其特征在于所述的滤波单元输出信号，是经过控制单元后输入到逻辑单元的输入端。

6.如权利要求1或2所述的单板备份系统，其特征在于所述的控制单元为CPU。

7.如权利要求1或2所述的单板备份系统，其特征在于所述的控制单元之间，通过数据线相连。

8.如权利要求7所述的单板备份系统，其特征在于所述的数据线可以为多根。

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