CN100370701C - 一种主备倒换控制电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主备倒换控制电路，包括：升主预约处理模块和主备用处理模块。升主预约处理模块接收本板的复位信号、本板的时钟信号、对板的升主预约指示信号，完成单板的升主预约控制，并输出本板的升主预约指示信号；主备用处理模块接收本板的升主预约指示信号、本板的时钟信号以及本板的复位信号，完成单板的主备倒换控制，并输出本板的主备用状态指示信号。本发明同时公开了一种主备倒换控制的方法，该方法引入了预约机制，使得单板在升主之前要首先预约，如果升主预约成功才能升主。应用本发明所述的电路和方法，实现了1+1备份系统的主备倒换控制，并且可以避免现有技术中的双主冲突问题，提高系统的可靠性。

Description

一种主备倒换控制电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及到通信系统的备份技术，特别涉及到一种1+1备份系统中的主备倒换控制电路及其控制方法。

背景技术

在通信系统中，为了提高系统整体的可靠性，通常在系统设计中对关键单板采用1+1备份的冗余机制。其中，1+1备份是指在一个系统中，有两块相同的单板同时工作，一块主用，另一块备用。从业务层面上来讲，只有处于主用状态的单板进行业务处理或实现相关的总线控制功能，处于备用状态的单板不参与业务处理，也不实现总线的控制功能。当主用状态的单板发生故障的时候，该单板将转移到备用状态等待故障处理，又称为降备；此时，原来处于备用状态的单板将转移到主用状态进行业务处理或实现相关的总线控制功能，又称为升主，这样就使得单个单板的故障对整个系统正常运行的负面影响最小化，大大提高系统整体的可靠性。

需要说明的是，参与1+1备份的两块单板在同一时间只能有一块单板处于主用状态，不能出现两块单板同时处于主用状态的情况，这个控制是由位于各个单板内的主备倒换控制模块来实现的。

图1显示了1+1备份系统两块单板进行主备倒换控制的基本框架。从图1可以看出，参与备份的两个单板110、120的主备倒换控制电路通过背板100互通主备倒换握手信号，用于协调两个单板的主备倒换控制。

传统的主备倒换控制电路是基于R-S触发器模型的。图2显示了基于R-S触发器模型的主备倒换控制电路。如图2所示，单板A210上的与非门A211和单板B220上的与非门B221经过背板200构成了一个R-S触发器。图2中，ACT-A和ACT-B信号分别为单板A210和单板B220的主备用状态指示信号，0表示主用状态，1表示备用状态；CONT-A和CONT-B分别为单板A和单板B的控制信号，如果该信号为0，则强制本板进入备用状态，如果该信号为1，则允许本板升主。

从图2可以看出，在单板A210和单板B220上，本板主备控制信号和对板的主备用状态指示信号作为两输入与非门211、221的输入，而与非门的输出为本板的主备用状态指示信号。以单板A210为例，与非门A211的输入为本板主备控制信号CONT-A和对板单板B 220的主备用状态指示信号ACT-B，其输出为本板的主备用状态指示信号ACT-A。

这样，在系统初始状态，系统将两个单板上的主备控制信号CONT都设置为0，因此，经过与非门逻辑操作的两个单板的主备用状态指示信号ACT均为1，即两个单板210、220的初始状态都为备用状态。当两个单板210、220上电启动、软件加载、初始化及自检等操作完成后，准备就绪的单板上的控制信号CONT就被置为1，即允许该单板从备用状态转移到主用状态。此时，如果该单板检测到对板的主备用状态指示信号仍为1，则本板与非门输出的主备用状态指示信号ACT为0，指示本板进入主用状态，即升主。

若处于主用状态的单板检测到故障，系统则可以将本板主备控制信号CONT设置为0，强制本板降备，等待故障处理。此时，该单板的主备用状态指示信号变为1，所以处于备用状态的单板就可以升主，保证系统的业务不中断，提高了系统的可靠性。

需要说明的是，如图2所示，在单板A210和单板B 220上对板传送过来的主备用状态指示信号要经过电阻212和电阻222的上拉，保证该信号在对板上没有在位的情况下为高电平。

上述基于R-S触发器的主备倒换控制电路可以实现两块单板的主备用倒换控制，但是会产生以下问题：上述基于R-S触发器的主备倒换控制电路是一种组合电路，控制信号的毛刺很容易导致主备倒换状态发生错误的转移。比如，在单板A210主用，单板B220备用时，若单板A210的主备用状态指示信号ACT-A有一个高电平的毛刺，就会触发单板B220进入主用状态，进而导致单板A210降备，从而出现误主备倒换的现象，这是1+1备份系统所不允许的。

所以，为了避免上述误主备倒换的情况，在主备倒换控制模块的设计中，应当对输入的信号进行滤毛刺的处理，另外，还需要在主备倒换控制电路中加入自锁功能，保证当主用单板正常工作时，无论备用单板的主备用状态如何都不应影响主用单板的正常工作，更不能因为备用单板的状态导致主用单板降备而产生主备倒换，也就是说，某块单板一旦主用，除非本单板本身异常强制降备或者收到上级的降备命令，其他情况均不得使主用单板降备。

为了解决上述的问题，在传统的基于R-S触发器的主备倒换控制电路上进行了改进。在改进的电路中，加入了信号滤毛刺电路以及自锁功能，并且引入了时钟信号，用时序逻辑代替组合逻辑实现主备用倒换的控制，增加对于来自对板的主备用指示信号的滤毛刺处理，由此滤除较大宽度的毛刺，避免了误主备倒换现象的发生。

图3显示了改进的主备倒换控制电路。该电路为1+1备份系统中某一块单板的主备倒换控制电路，从图3可以看出，改进的主备倒换控制电路利用时钟信号CLK和本板的复位信号对输入信号进行滤毛刺处理，该电路主要包括两个模块：信号滤毛刺模块302和主备用处理模块301。

其中，信号滤毛刺模块302接收来自对板的主备用状态指示信号ACT-B、本板的时钟信号CLK以及本板的复位信号，在本板时钟信号CLK的上升沿或者下降沿且本板的复位信号无效时，即本板没有复位时，对对板的主备用状态指示信号ACT-B进行滤毛刺处理，防止由于对板主备用状态指示信号ACT-B的毛刺带来的误主备倒换，并输出经过滤毛刺处理的对板主备用状态指示信号ACT-B’到主备用处理模块301。

主备用处理模块301接收信号滤毛刺模块302输出的经过滤毛刺处理的对板主备用状态指示信号ACT-B’、本板的时钟信号CLK、本板的复位信号以及本板主备控制信号CONT，在本板时钟信号的上升沿或者下降沿，对本板的复位信号、主备控制信号CONT以及对板的主备用状态指示信号ACT-B’进行判断，如果本板的复位信号、主备控制信号CONT以及对板的主备用状态指示信号ACT-B’均无效，即本板既没有复位、又可以升主并且对板也没有升主，则本板升主。该模块输出本板的主备用状态指示信号ACT-A，该信号一方面输出到本板的其他模块，另一方面输出到对板的主备倒换控制电路。

上述的本板时钟信号CLK实现主备倒换控制电路的时序控制，即所示主备倒换控制电路中的主备用处理模块301和信号滤毛刺模块302均由本板时钟信号CLK的上升沿或下降沿触发。本板的复位信号，用于指示本板是否处于复位状态，如果本板复位，所示主备用倒换控制电路会强制本板为备用状态。本板主备控制信号CONT，用于指示是否强制本板处于备用状态。

图3所示的改进的主备倒换控制电路的工作原理如下：

在初始状态或者单板复位时，该单板的主备控制信号CONT或复位信号将强制本板为备用状态。

在本板准备就绪时，本板主备控制信号CONT及复位信号将指示本板可以升主。此时，主备倒换控制电路中的主备用处理模块301将检测滤除毛刺后的对板主备用状态指示信号ACT-B’，如果对板处于备用状态，则本板升主；如果对板处于主用状态，则本板保持备用状态，直到对板主动降备。

需要说明的是，在上述的主备倒换控制电路中还加入了自锁功能(图中没有显示)，该自锁功能保证一旦本板升主后，对板的主备用状态指示信号将不会影响本板的主用状态，即除非本板由于故障或异常等原因主动降备，对板的任何状态将不会导致本板降备。

如上所述，图3所示的主备用倒换控制电路，实现了1+1备份系统的主备用倒换控制，并且由于增加了信号滤毛刺模块以及应用了时序逻辑，可以克服图2所示的基于R-S触发器的主备倒换控制电路中由于控制信号的毛刺带来的误主备倒换现象。

但是，该方法也会产生如下的问题：由于在该方案中引入了时序逻辑，必然导致如图2所示的两个单板：单板A和单板B对于对板的主备用状态识别的延后。例如，单板A在t0时刻主用，而单板B只有在t0+T时刻才能识别单板A处于主用状态，其中，T为主备用状态指示信号经过物理传输和数字处理到达对板，并被对板识别所需的时间。那么，在t0到t0+T的时间内，虽然单板A处于主用状态，但是单板B却认为单板A为备用状态，所以单板B也可能会升主，又因为单板A和单板B都具有自锁功能，如果单板B一旦升主，就产生了单板A和单板B同时处于主用状态的问题，即称为双主冲突。这种双主冲突，在1+1备份系统的设计中是不允许的。t0到t0+T的时间是可能导致双主的时间，又称为双主冲突域。

因此，图3所示的改进的主备用倒换控制电路虽然克服了图2所示的主备用倒换控制电路的误主备倒换问题，但是同时带来了双主冲突的问题，这也是1+1备份系统所不能允许的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是提供一种主备倒换控制电路，解决现有技术中可能出现的双主冲突的问题。

本发明公开了一种主备倒换控制电路，包含进行主备用倒换控制的主备用处理模块以及进行升主预约控制的升主预约处理模块。

其中，所述升主预约处理模块接收本板的复位信号、本板的时钟信号、对板的升主预约指示信号；在本板时钟信号的有效沿，对复位信号和对板的升主预约指示信号进行判断，如果复位信号和对板的升主预约指示信号均无效，则控制本板升主预约；并输出本板的升主预约指示信号到主备用处理模块以及对板的主备倒换控制电路。

所述主备用处理模块接收本板的时钟信号、本板的复位信号以及由升主预约处理模块输出的本板的升主预约指示信号；在本板时钟信号的有效沿，如果本板升主预约指示信号在预定时间内保持有效且本板的复位信号无效，则控制本板升主；并输出本板的主备用状态指示信号。

所述电路进一步包括一个信号滤毛刺模块，该模块接收来自对板的升主预约指示信号、本板的复位信号以及本板的时钟信号；在本板时钟信号的有效沿且本板的复位信号无效时，对来自对板的升主预约指示信号进行滤毛刺处理；并将经过滤毛刺处理的对板升主预约指示信号输出到升主预约处理模块；所述升主预约处理模块对对板的升主预约指示信号进行判断是对经过滤毛刺处理的对板的升主预约指示信号进行判断。

另外，所述电路进一步包括一个槽位号检测模块，该模块接收来自背板的本板槽位号、本板复位信号以及本板时钟信号；在本板时钟信号的有效沿且本板的复位信号无效时，根据本板槽位号确定本板的优先级，并输出本板优先级指示信号到主备用处理模块；所述主备用处理模块进一步根据优先级指示信号调整所述预定时间。

上述升主预约处理模块进一步接收本板主备控制信号，并在本板主备控制信号有效时，设置本板升主预约指示信号无效。

上述主备用处理模块进一步接收本板主备控制信号，并在本板主备控制信号有效时，设置本板的主备用状态指示信号无效。

另外，上述升主预约处理模块进一步接收主备用处理模块输出的本板主备用状态指示信号，并在本板主备用状态指示信号有效时，设置本板升主预约指示信号有效。

本发明的另外一个目的就是提供一种主备倒换控制方法，解决现有技术中可能出现的双主冲突的问题。

由此，本发明还公开了一种主备倒换控制方法，该方法由本单板时钟信号的有效沿触发，该方法主要包括以下步骤：

a、判断该单板是否为复位状态，如果是，设置该单板为备用状态，然后结束本流程；否则，执行步骤b；

b、判断该单板是否可以主用，如果是，执行步骤c；否则，设置该单板为备用状态，然后结束本流程；

c、判断该单板是否可以升主预约，如果是，该单板升主预约，然后执行步骤d；否则，设置单板为备用状态，然后结束本流程；

d、保持备用状态预定时间，并在这段时间内检测对板是否进行了升主预约，如果对板升主预约，则该单板预约失败，保持备用状态，然后结束本流程；否则，该单板升主，然后结束本流程。

所述本单板时钟信号的有效沿为：本板时钟信号的上升沿或者下降沿。

本发明所述方法预先设定了单板的优先级；上述步骤c在该单板升主预约后进一步包括：判断该单板的优先级，如果该单板的优先级为高，则直接升主，然后结束本流程；否则，执行步骤d。

上述单板优先级的设定方法为：预先根据单板在背板上的槽位号设定单板的优先级。

且上述判断该单板优先级的方法为：根据该单板在背板上的槽位号确定该单板优先级。

另外，上述步骤b所述的判断单板是否可以主用的方法为：检测本板主备控制信号，如果本板主备控制信号无效，则本板可以主用。

本发明所述方法在单板升主预约以后，输出升主预约指示信号发送给对板，指示该单板升主预约；上述步骤c所述的判断该单板是否可以升主预约的方法为：检测对板发送至本板的对板升主预约指示信号，如果该信号指示对板没有升主预约，则本板可以升主预约；如果该信号指示对板已经升主预约，则本板不能升主预约。

步骤d所述的预定时间为3倍的本板升主预约指示信号经过物理传输和数字处理到达对板并被对板识别的时间。

本发明所述方法在本板升主后将保持主用状态，直到本板复位或者本板主动降备有效。

由此可以看出，本发明所示的主备用倒换控制电路以及方法采用了升主预约机制，即单板在升主之前必须先进行升主预约，而且只有在预约成功后才可以升主。这样可以有效的避免现有技术中出现的双主冲突问题，增强系统的可靠性。

另外，本发明还增加了优先级的机制，即如果本板的优先级较高，则直接升主，而不进行预约等待；而如果本板的优先级较低，则等待一定的时间，如果在这段时间里，对板没有升主预约，则预约成功，该单板升主；如果在这段时间里对板进行了升主预约，则该单板升主预约失败，保持备用状态不变。这样可以防止由于多次仲裁带来的控制复杂度的增加以及可能出现的状态振荡现象，降低了控制的复杂度。

附图说明

图1显示了1+1备份系统两块单板进行主备倒换控制的基本框架；

图2显示了基于R-S触发器模型的主备倒换控制电路；

图3显示了改进的主备倒换控制电路；

图4为本发明所述的主备倒换控制电路图；

图5为本发明所述的主备倒换控制电路中输入输出信号的时序图；

图6为本发明一个优选实施例的主备倒换控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。

为了克服现有技术中改进的主备倒换电路可能出现的双主冲突问题，本发明使用了单板升主预约机制，即单板在升主之前必须先进行升主预约，而且只有在预约成功后才可以升主。

本发明还在单板上增加了单板升主预约指示信号作为两个单板之间通信的握手信号，而本板的主备用状态指示信号不再用于两个单板的握手通信，而只是用于本单板内部的控制和状态指示。

需要说明的是，上述升主预约机制必须保证，某个单板只有在检测到对板的没有升主预约的情况下，才可以进行升主预约，如果检测到对板已经进行了升主预约，则不会进行升主预约。

基于这种思想，本发明公开了一种主备倒换控制电路。图4显示了本发明所述的主备倒换控制电路。

从图4可以看出，本发明所述的主备倒换控制电路主要包括信号滤毛刺模块401、升主预约处理模块402、主备用处理模块403、和槽位号检测模块404。

其中，信号滤毛刺模块401接收来自对板的升主预约指示信号TRY-B、本板的时钟信号CLK以及本板的复位信号，在本板的时钟信号CLK的上升沿或者下降沿且本板复位信号无效时，即本板没有复位时，对来自对板的升主预约指示信号TRY-B进行滤毛刺处理，防止由于对板主备用状态指示信号的毛刺带来的误主备倒换，该模块输出经过滤毛刺处理的对板的升主预约指示信号TRY-B’到升主预约处理模块402。

升主预约处理模块402接收信号滤毛刺模块401输出的对板的升主预约指示信号TRY-B’、主备用处理模块403输出的主备用状态指示信号ACT-A、本板的时钟信号CLK、本板的复位信号以及本板主备控制信号CONT；在本板时钟信号CLK的上升沿或者下降沿，先判断本板复位信号和主备控制信号CONT，如果本板复位信号或者主备控制信号CONT有效，即本板复位或者强制本板备用，则本板不能升主预约；如果两个信号均无效，再判断本板主备用状态指示信号ACT-A，如果本板状态指示信号ACT-A有效，即本板已经升主，则本板一定处于升主预约状态；否则，对来自对板的升主预约指示信号TRY-B’进行判断，如果对板的升主预约指示信号TRY-B’无效，即对板没有升主预约，则控制本板升主预约。该模块输出本板的升主预约指示信号TRY-A到主备用处理模块403以及到对板的主备用倒换控制电路。

槽位号检测模块404接收来自背板的本板的槽位号指示信号、本板的时钟信号CLK以及本板的复位信号，检测本板在背板上的槽位号，在本板时钟的上升沿或者下降沿且本板的复位信号无效时，即本板没有复位时，根据本板的槽位号确定本板的优先级，并输出本板的优先级指示信号到主备用处理模块403；

主备用处理模块403接收升主预约处理模块402输出的本板的升主预约指示信号TRY-A、槽位号检测模块404输出的本板的优先级指示信号、本板的时钟信号CLK、本板的复位信号以及本板主备控制信号CONT，在本板时钟信号CLK的上升沿或者下降沿，如果本板升主预约指示信号TRY-A在预定时间内保持有效且本板的复位信号无效，即本板已经升主预约且在预定时间内对板没有升主预约，则控制本板升主；同时，主备用处理模块403可以根据本板的优先级指示信号调整上述预定时间，保证在本板优先级较高的情况下，本板可以立即升主，而不需要预约等待。该模块输出本板的主备用状态指示信号到升主预约处理模块402以及本板的其他模块。

其中，本板的时钟信号CLK作为输入信号，完成四部分电路的时序控制，使所述主备用倒换控制电路的逻辑功能由本板时钟的上升沿或者下降沿触发。本板的复位信号，作为控制信号输入到所示的主备倒换控制电路的四个模块，指示本板是否处于复位状态，如果本板复位，则主备倒换控制电路将强制本板降备或者保持备用状态。本板主备控制信号CONT的功能与现有技术中本板主备控制信号的作用相同，即用于指示本板是否强制为备用状态。

另外，所述信号滤毛刺模块和现有技术中改进的主备倒换控制电路的信号滤毛刺模块的实现方法相同。

在图4所示的主备倒换控制电路中引入本板槽位号的目的是引入优先级的机制，防止由于多次仲裁带来的控制复杂度的增加以及可能出现的状态振荡现象。因此，该槽位号检测模块用于检测本板槽位号，确定本板的优先级，并将优先级指示信号输出到主备用处理模块403。

本发明所述的优先级机制为：优先级高的单板可以优先升主，无需预约等待，即当优先级高的单板升主预约后，可以立即升主；而优先级低的单板，必须在升主预约后，等待一定的时间，如果在这段时间里对板没有进行升主预约，则预约成功，该单板升主；如果在这段时间里对板进行了升主预约，则预约失败，该单板保持备用状态不变。

在本发明的一个较佳实施例中，所述确定本板优先级的方法为：设置槽位号为奇数的单板优先级较高，槽位号为偶数的单板优先级较低。也可以设置槽位号为偶数的单板优先级较高，槽位号为奇数的单板优先级较低。上述优先级的设置方法的前提是要保证两个单板的槽位号不能同时为奇数，或者同时为偶数。

本发明所述的主备倒换控制电路并不限于采用所述检测单板槽位号来确定单板优先级的方法，本发明也可以使用其他设置单板不同优先级的方法，如预先设置单板优先级的方法，而不超出本发明的精神和范围。

需要说明的是，本发明所述的主备倒换控制电路保留了现有技术的自锁功能(图4中没有显示)，该自锁功能保证一旦本板升主后，对板的主备用状态指示信号将不会影响本板的主用状态，即除非本板由于故障或异常等原因主动降备，对板的任何状态将不会导致本板降备。

现具体说明本发明所述主备倒换控制电路的原理：

在本板上电或者复位时，该单板的主备控制信号CONT或复位信号将强制本板为备用状态；

如果本板准备就绪，即该单板的主备控制信号CONT及复位信号指示本板可以升主预约，升主预约处理模块402将检测由信号滤毛刺模块401输出的对板升主预约指示信号TRY-B’，如果对板没有进行升主预约，则该单板进行升主预约，并输出本板升主预约指示信号TRY-A到主备用处理模块403以及对板的主备倒换控制电路；

当主备用处理模块403检测到本板已经升主预约时，将检测槽位号检测模块404输出的本板的优先级指示信号，如果本板的优先级较高，则直接升主，而不进行预约等待；如果本板的优先级较低，则等待一定的时间，如果在这段时间里，对板没有升主预约，则预约成功，该单板升主；如果在这段时间里对板进行了升主预约，则该单板升主预约失败，保持备用状态不变；

一旦该单板升主，该单板将一直保持主用状态，直到本板的主备控制信号CONT强制本板降备；

如果处于主用状态的单板工作异常或者发生故障，可以通过该单板的主备控制信号CONT，将该单板强制降备，等待故障处理。而此时处于备用状态的单板就可以升主，保证系统业务不会中断。

如上所述，图4所示的主备用倒换控制电路可以实现1+1备份系统的主备用倒换控制。

需要说明的是，本发明所述的主备倒换控制电路既可以应用分立器件实现，也可以应用如复杂可编程逻辑器件(CPLD)或现场可编程门阵列(FPGA)等的可编程逻辑器件编程实现。

图5显示了本发明所述的主备倒换控制电路的输入、输出信号的时序。图5所示的信号时序是在时刻0到时刻4T的时间区间内测量得到的，并且假设包含上述主备倒换控制电路的单板A的优先级高于单板B的优先级，且在这段时间内两个单板都没有复位。其中，时间间隔T为升主预约指示信号经过物理传输和数字处理到达对板并被对板识别所需的时间。

现将图中所示各信号说明如下：

CONT-A和CONT-B分别表示单板A和单板B上的本板主备控制信号，低电平表示强制本板为备用状态，高电平表示本板可以升主；

TRY-A和TRY-B分别表示单板A和单板B上的升主预约指示信号，低电平表示本板进行升主预约，高电平表示本板没有升主预约；

ACT-A和ACT-B分别表示单板A和单板B上的主备用状态指示信号，低电平表示本板为主用状态，高电平表示本板为备用状态；

TRY-A’表示单板A的升主预约指示信号到达单板B的信号，从图中可以看出，该信号和TRY-A波形相同，但具有T时间延时；

TRY-B’表示单板B的升主预约指示信号到达单板A的信号，从图中可以看出，该信号和TRY-B波形相同，但也具有T时间延时。

如图5所示，在0～T时间区间内，单板A没有升主预约；单板B在上电后准备就绪，并且检测到单板A的升主预约指示信号TRY-A’为高电平，则在T时刻升主预约，即置升主预约指示信号TRY-B为低电平，由于单板B的优先级较低，所以单板B不能直接升主，要等待一段时间，所以单板B进入预约等待状态。

在T～2T时间区间内，单板B的升主预约指示信号TRY-B在2T时刻到达单板A，因此，单板A在2T时刻以前并不知道单板B已经进行了升主预约，所以在0到2T时间区间内，最晚在2T时刻，如果单板A准备就绪，单板A就可以进行升主预约，并且由于单板A具有较高的优先级，不需要预约等待，所以单板A会在升主预约的同时直接升主。如图5所示，单板A在这段时间区间内升主预约并同时升主。

在2T～3T时间区间内，单板B在2T～3T时间区间内检测到单板A已经升主，B板升主预约失败，即单板A主用，单板B备用。

在3T～4T时间区间内，单板A主用，单板B备用。

如果单板A在0时刻以前升主(图5没有显示这种情况)，则单板B在T时刻就可以检测到单板A进行了升主预约而不会进行升主预约操作。

如果单板A在0～T时间区间内升主(图5没有显示这种情况)，则单板B在T～2T时间区间内可以检测到单板A进行了升主，因而将导致单板B升主预约失败。

如果单板A在0～2T时间区间内没有升主(图5没有显示这种情况)，则在2T时刻以后就可以检测到单板B已经进行了升主预约，因此不会在2T时刻以后进行升主操作。

因此，理论上，如果单板B在升主预约后，保持备用状态2T时间，而不是直接升主，就可以避免由于双方主备用状态识别的延后所产生的双主冲突问题。但是考虑到单板A和单板B的本板时钟不可能绝对同频同相，所以，在实际的设计中需要增加一个保护时间t，即单板B要在升主预约以后的2T+t时间内检测单板A是否进行升主预约，如果没有，则升主预约成功，升主；如果有，则升主预约失败，保持备用状态不变。在本发明的一个较佳实施例中，将所述的等待时间设置为3T。

从图4所示的主备倒换控制电路和图5所示的主备倒换控制电路中输入输出信号的时序图中可以看出，由于本发明所述的主备倒换控制电路引入了升主预约机制，可以有效的避免现有技术中由于对对板状态识别的延后所带来的双主冲突问题，增强系统的可靠性。同时，采用优先级策略，降低由于多次仲裁带来的控制复杂度同时避免可能出现的状态振荡现象。

本发明还公开了一种主备倒换控制的方法，该方法采用预约机制以及优先级策略解决双主冲突问题。

图6显示了本发明一个优选实施例的主备倒换控制方法的流程。

在本发明所述优选实施例中需要预先确定单板的优先级，其中，确定单板优先级的方法有很多种，例如可以由系统预先随机指定。

图6所示的实施例设定单板优先级的方法为：根据单板在背板上的槽位号来确定该单板的优先级，例如，如果槽位号为奇数，则优先级为高；如果槽位号为偶数，则优先级为低；也可以将槽位号为偶数的单板的优先级设置为高，而将槽位号为奇数的单板的优先级设置为低。

另外，本发明所述方法是由本板的时钟信号的上升沿或下降沿触发的。

从图6可以看出本发明所述的主备倒换控制方法主要包含以下步骤：

在本板上电后，进入步骤601；

步骤601：判断本板是否处于复位状态，如果是，执行步骤608；否则，执行步骤602；

步骤602：判断是本板是否可以主用，如果是，执行步骤603；否则，执行步骤608；

其中，判断本板是否可以主用的方法为：检测本板主备控制信号CONT，如果本板主备控制信号CONT指示本板可以主用，则本板可以主用；如果本板主备控制信号CONT指示强制本板备用，则本板不可以主用；

步骤603：判断对板是否已经升主预约，如果是，执行步骤608；否则，执行步骤604；

在这一步骤中，由于单板在升主预约后，将设置其输出的升主预约信号有效，因此，本板通过检测对板的升主预约指示信号就可以判断对板是否已经进行了升主预约；

步骤604：判断本板的优先级，如果为高，则执行步骤607；否则，执行步骤605；

步骤605：本板升主预约，然后执行步骤606；

步骤606：保持备用状态3T时间，并检测对板是否已经升主预约，如果是，则执行步骤608；否则，执行步骤607；

步骤607：设置本板为主用状态，然后结束本流程；

在这一步骤中，单板在升主后，也将设置其输出到对板的升主预约信号有效，即本板升主后，本板必然也进行升主预约。

步骤608：设置本板为备用状态，然后结束本流程。

上述方法保留了现有技术的自锁功能，即一旦本板升主，本板将一直保持主用状态，直到本板复位或者本板主备控制信号CONT强制本板降备。

如果主用单板工作异常或发生故障，可以通过该单板的主备控制信号，强制该单板降备，而此时处于备用状态的单板就可以升主，保证系统业务不会中断。

从图6所示的方法可以看出，本发明所述的方法引入了升主预约机制和优先权策略，可以有效的避免双主冲突问题。

由此可以看出，本发明所述的主备倒换控制电路和方法，保留了现有技术的时序逻辑和自锁功能，避免了误主备倒换现象的发生，并且在现有技术的基础上增加了升主预约机制和优先级策略，有效的避免了由于两个单板对其对板主备用状态识别的时间延后所造成的双主冲突问题，由此增强了1+1备份系统的可靠性。

以上举优选的实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述为本发明的优选实施例而已，并不用以显示本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种主备倒换控制电路，包含进行主备用倒换控制的主备用处理模块(403)，其特征在于，该电路还包括：进行升主预约控制的升主预约处理模块(402)；

其中，所述升主预约处理模块(402)接收本板的复位信号、本板的时钟信号、对板的升主预约指示信号；在本板时钟信号的有效沿，对复位信号和对板的升主预约指示信号进行判断，如果复位信号和对板的升主预约指示信号均无效，则控制本板升主预约；并输出本板的升主预约指示信号到主备用处理模块(403)以及对板的主备倒换控制电路；

所述主备用处理模块(403)接收本板的时钟信号、本板的复位信号以及由升主预约处理模块(402)输出的本板的升主预约指示信号；在本板时钟信号的有效沿，如果本板升主预约指示信号在预定时间内保持有效，且本板的复位信号无效，则控制本板升主；并输出本板的主备用状态指示信号。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路进一步包括一个信号滤毛刺模块(401)，该模块接收来自对板的升主预约指示信号、本板的复位信号以及本板的时钟信号；在本板时钟信号的有效沿且本板的复位信号无效时，对来自对板的升主预约指示信号进行滤毛刺处理；并将经过滤毛刺处理的对板升主预约指示信号输出到升主预约处理模块(402)；

所述升主预约处理模块(402)对对板的升主预约指示信号进行判断是对经过滤毛刺处理的对板的升主预约指示信号进行判断。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路进一步包括一个槽位号检测模块(404)，该模块接收来自背板的本板槽位号、本板复位信号以及本板时钟信号；在本板时钟信号的有效沿且本板的复位信号无效时，根据本板槽位号确定本板的优先级，并输出本板优先级指示信号到主备用处理模块(403)；

所述主备用处理模块(403)进一步根据优先级指示信号调整所述预定时间。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于：所述升主预约处理模块(402)进一步接收本板主备控制信号，并在本板主备控制信号有效时，设置本板升主预约指示信号无效。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于：所述主备用处理模块(403)进一步接收本板主备控制信号，并在本板主备控制信号有效时，设置本板的主备用状态指示信号无效。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于：所述升主预约处理模块(402)进一步接收主备用处理模块(403)输出的本板主备用状态指示信号，并在本板主备用状态指示信号有效时，设置本板升主预约指示信号有效。

7.一种主备倒换控制方法，其特征在于，该方法由本单板时钟信号的有效沿触发，该方法主要包括以下步骤：

a、判断该单板是否为复位状态，如果是，设置该单板为备用状态，然后结束本流程；否则，执行步骤b；

b、判断该单板是否可以主用，如果是，执行步骤c；否则，设置该单板为备用状态，然后结束本流程；

c、判断该单板是否可以升主预约，如果是，该单板升主预约，然后执行步骤d；否则，设置单板为备用状态，然后结束本流程；

d、保持备用状态预定时间，并在这段时间内检测对板是否进行了升主预约，如果对板升主预约，则该单板预约失败，保持备用状态，然后结束本流程；否则，该单板升主，然后结束本流程。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述本单板时钟信号的有效沿为：本单板时钟信号的上升沿或者下降沿。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法预先设定了单板的优先级；

所述步骤c在该单板升主预约后进一步包括：判断该单板的优先级，如果该单板的优先级为高，则直接升主，然后结束本流程；否则，执行步骤d。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述单板优先级的设定方法为：预先根据单板在背板上的槽位号设定单板的优先级；

所述判断该单板优先级的方法为：根据该单板在背板上的槽位号确定该单板优先级。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤b所述的判断单板是否可以主用的方法为：检测该单板的主备控制信号，如果主备控制信号无效，则本板可以主用。

12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法在单板升主预约或者升主以后，输出升主预约指示信号发送给对板，指示该单板升主预约；

步骤c所述的判断该单板是否可以升主预约的方法为：检测对板发送至本板的对板升主预约指示信号，如果该信号指示对板没有升主预约，则本板可以升主预约；如果该信号指示对板已经升主预约，则本板不能升主预约。

13.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤d所述的预定时间为3倍的本板升主预约指示信号经过物理传输和数字处理到达对板并被对板识别的时间。

14.如权利要求7或9所述的方法，其特征在于，所述方法在本板升主后将保持主用状态，直到本板复位或本板主动降备。

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