CN100461645C - 一种主备板倒换装置 - Google Patents

Abstract

一种主备板倒换装置及其倒换方法，属于通讯领域，尤其涉及通讯系统中的主备板进行倒换的场合。本发明提供一种稳定、可靠地实现主备板倒换的装置及其倒换方法。本发明采用不平衡滤波器进行采样的结构，当两单板同时加电或进行主备竞争引起振荡时，由于两单板滤波器采样次数不同，因而能够使只有一块单板处于主用状态，且不需要第三方CPU进行单板复位。本发明主要适用于通信系统中需要进行主备板倒换的场合。

Description

一种主备板倒换装置

技术领域

本发明属于通讯领域，尤其涉及通讯系统中的主备板进行倒换的场合。

背景技术

在通讯系统中，为了使系统高稳定地工作，通常对一些重要的单板作备用单板，当主用单板出现故障时，系统能迅速使用备用板进行工作。因此要提高这种系统工作的可靠性，应该提高主备倒换的可靠性。在主备板倒换过程中，当主用板和备用板同时竞争主用或同时竞争备用时，容易引起振荡；还有当带电插拔备用板时，主备板间的信号干扰，可能会引起误触发，使不正常的主备倒换产生。

中国专利号为99229246.8，申请日为1999年8月24日，公告日为2000年6月14日，名称为一种电子通讯系统主备板切换装置的实用新型专利，公开了一种利用门逻辑电路实现主备板切换的装置，该专利是利用CPU的定时结构来消除主备竞争时引起的振荡，即利用CPU定时中断检测两块单板的工作状态，当出现主备竞争时，进行复位或软件切换其中一板的工作状态。

这可能带来这样一种情况，当两个完全一致的单板同时上电产生主备竞争时，由于两个单板是一致的关系，可能会导致两块单板同时复位对方，或需要利用第三方的CPU来复位其中的某一块单板。

发明内容

为克服现有技术的不足，提供一种稳定、可靠地实现主备板倒换的装置，本发明采用的技术方案为：

一种主备板倒换装置，包括两块电路板单板1和单板2，其特征是，所述单板1包括电阻1、触发器1、滤波器1，所述单板2包括电阻2、触发器2、滤波器2；

该触发器1的一输入端通过电阻接地，用于接收单板1的单板1的主备竞争信号1，该触发器1的另一输入端连接该滤波器1的输出端，用于接收通过该滤波器1滤波后的单板2的主备状态信号，该触发器1的输出端连接该滤波器2的输入端，用于发送单板1的主备状态信号；

该触发器2的一输入端通过电阻接地，用于接收单板2的主备竞争信号2，该触发器2的另一输入端连接该滤波器2，用于接收通过该滤波器2滤波后的单板1的主备状态信号，该触发器2的输出端连接该滤波器1的输入端，用于发送单板2的主备状态信号；

该滤波器1的置位端接0，其采样次数为n，当滤波器1连续采样n次的单板2的主备状态信号一致时，则将采样值发送到触发器1，进行倒换；滤波器2置位端接1，采样次数为n+m；当滤波器2连续采样n+m次的单板2的主备状态信号一致时，则将采样值发送到触发器2，进行倒换；其中m，n为自然数。

在本发明中，上述单板1滤波器的采样次数可以为3，同时所述单板2滤波器的采样次数为4。

上述的易擦除的可编程逻辑器件的型号为SXC95144XL或EPM7128ATC144。

一种主备板倒换方法，包括下列步骤：

将单板1滤波器的置位端接0，将单板2的滤波器置位端接1；

单板1滤波器向单板2触发器发送低电平放弃主用信号，单板2滤波器向单板1触发器发送高电平获取主用信号，单板1放弃主用，单板2获得主用；

当两块单板同时争主用时，单板1滤波器连续采样n次，若n次的值都是0，则向单板1触发器发送低电平放弃主用信号，单板1放弃主用，这时，单板2滤波器连续采样n+m次，n+m次的值不一样，则向单板2触发器发送高电平获取主用信号，单板2获取主用；

当两块单板同时争备用时，单板1滤波器连续采样n次，若n次的值不一样，则向单板1触发器发送高电平获取主用信号，单板1获取主用，这时，单板2滤波器连续采样n+m次，n+m次的值为0，则向单板2触发器发送低电平放弃主用信号，单板2放弃主用。

由于本发明采用了不平衡滤波器进行采样的结构，当两单板同时加电或进行主备竞争引起振荡时，由于两单板滤波器采样次数不同，因而能够使只有一块单板处于主用状态，且不需要第三方CPU进行单板复位，由此可见，本发明具有结构简单、稳定可靠的特点。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明时序图。

具体实施方式

本发明是用易擦除的可编程逻辑器件即EPLD来实现高可靠主备板倒换的装置。该装置主要包括用EPLD实现的主备倒换互锁和不平衡滤波器结构装置。

主备倒换互锁结构是用于主备单板互锁用的，该装置是一种类似RS触发器的互锁结构。当单板在复位时自动放弃主用，另一单板若是备用板处于争主用状态便获得主用。当单板复位成功后，作为备用单板，同时当单板完成正常的初始化自检、并正确加载和运行相应的软件模块后，开始处于争主用状态，这样，一旦主用板放弃主用后，备用板可以快速获得主用。主用单板在复位时立即放弃主用，以便处于争主用状态的备用板获得主用。同时，在软件中加入了定时观看主备状态的信息，以进一步保证在只有一个单板作为主用板。

不平衡滤波器装置利用了一种不平衡的滤波器结构，完成主备倒换时主用板和备用板同时竞争主用或同时竞争备用时引起振荡的消除，同时通过滤波器用于消除单板插拔时引起的误触发。

本发明提供的一种实现可靠性倒换的方法包括以下步骤：

1.单板一旦复位后，首先该单板放弃主用，并进行初始化自检，并正确加载和运行相应的的软件模块。完成后，当另一单板不存在或故障时，该单板变为主用。当另一单板为主用单板时，该单板作为备用板，并进入争主用状态。

2.若两个单板同时上电，在逻辑中利用不平衡滤波器结构，使得当两单板同时竞争主用时(或同时竞争备用时)，某一单板首先放弃主用(或备用)，另一单板保持主用(或备用)不变，消除了两个单板同时竞争主用(或备用)而引起的振荡。

3.主用单板定时监测备用单板的状态，如备用板是否在位，是否出现复位，程序是否正常运行，是否出现告警等。当备用板出现错误状态时，主用板立刻复位备用板，以保证主用板要求在倒换时，备用板处于争主用状态。

4.当主用单板自动放弃主用、复位或不在位时，备用板自动获得主用。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

附图为本发明结构示意图。

在主备互锁机制中，采用的是用EPLD实现的触发器互锁和不平衡滤波器结构。在本发明中触发器选用RS触发器。

图中信号MASCT为软件控制的主备竞争信号，用于单板进行主备竞争；O_MS_VIE为本单板的主备状态信号，I_MS_VIE是对方单板的主备状态信号；I_MS_REV是经过滤波后的对方单板主备状态信号。这些信号通过锁存器进行互锁。MASCT有效电平为高电平，表明单板处于竞争主用状态；低电平表明单板处于放弃主用竞争状态。O_MS_VIE(对方板的I_MS_VIE信号)有效电平为低电平，表示本板处于主用状态；高电平表示本板处于备用状态。同时，单板根据所在的槽位号不同，使得滤波器在滤波时的采样次数不同。这是一种非平衡结构的滤波器。

MASCT使用CPU的I/O口进行控制，上电时在下拉电阻的作用下为无效状态，不竞争主用。当单板进入正常运行状态后，由软件将此信号置为有效，使单板处于争主用状态，锁定对方的输出，然后本板的滤波器将对方的信号O_MS_VIE经过滤波后判断是否获得主用。因此，单板的输出信号O_MS_VIE应反馈给对方，同时该信号经过滤波后可以为防止对方板拔插单板时信号不稳定所产生的影响。处于主用的单板应该维持信号MASCT为有效。当单板由于某种原因需要放弃主用时，将信号MASCT置为无效电平。

备用板在软件正常运行后应该使信号MASCT有效，这样，一旦主用板放弃主用，备用板单板可以快速获得主用。备用板软件应该周期性的对主备状态信号O_MS_VIE进行监视，以便切换到主用状态，防止出现硬件和软件主备状态不一致的情况。

如果软件跑飞，则需要硬件看门狗复位整个单板，从而使主用单板放弃主用。

图2是时序图。该图说明当两个单板同时竞争主用时的振荡消除过程。

图中，MCLK是EPLD的主时钟。滤波器的采样是在EPLD每个主时钟周期进行一次。对于单板1的滤波器将对方单板的主备状态信号I_MS_VIE当前连续采样3次，若3次采样的值一致，则将该采样值送入到触发器的前端信号I_MS_REV中，进行倒换控制。对于单板2的滤波器将对方单板的主备状态信号I_MS_VIE当前连续采样4次，若4次采样的值一致，则将该采样值送入到触发器的前端信号I_MS_REV中，进行倒换控制。单板1和单板2是通过各自的槽位号的不一致来区分的，其中单板1的槽位号为0，单板2的槽位号为1。这样实现了一种不平衡结构的滤波器。利用该不平衡结构的滤波器，当两个单板同是竞争主用时，单板1连续采样信号I_MS_VIE(从单板2送来的信号O_MS_VIE)3次此时均采样到“0”值，因此将信号I_MS_REV赋“0”值，则本板立刻放弃主用，进入备用状态。单板2的信号I_MS_VIE也连续3次采样到“0”值，而当单板2需要连续采样4次同样的值，才将信号I_MS_REV赋该值。单板2的信号I_MS_VIE在第4次采样信号I_MS_VIE的值时，由于单板1为备用状态，此时单板1的信号O_MS_VIE的值为“1”，单板2此时采样到“1”值，故单板2的信号I_MS_REV的值保持“1”不变。这样在两个单板同时竞争主用时，不会产生振荡。

当两个单板同时竞争备用时，跟竞争主用的原理一致，单板1首先放弃备用，即获得主用，而单板2保持备用不变。另外，当单板1无法放弃主用，例如单板损坏使得信号MACST长期为0的情况的情况发生时，此时单板2连续采样到4次“1”值后，会自动放弃备用，获得主用。

这样，利用了单板倒换采样滤波器的不平衡性消除了主备竞争引起的振荡，同时利用滤波器的滤波功能，消除了带电插拔备用板时，主备板间的信号而干扰引起误触发。

对于单板1的滤波器采样次数可选择n(n＝1，2，3……)次，单板2的滤波器采样次数可选择n+m(n＝1，2，3……；m＝1，2，3……)次。采样次数越多，则滤波效果越好，但同时降低了倒换速度。因此滤波器采样次数的选择应该根据EPLD工作时钟频率的高低和系统要求的倒换速度来选择。

本发明是利用EPLD的逻辑实现一种类RS触发器的倒换和不平衡滤波器电路，这样消除了单板在同时竞争主用或同时竞争备用时的振荡，消除了单板插拔时引起的误触发，提高了主备倒换的可靠性。

Claims (3)

1.一种主备板倒换装置，包括两块电路板单板1和单板2，其特征是，所述单板1包括电阻1、触发器1、滤波器1，所述单板2包括电阻2、触发器2、滤波器2；

该触发器1的一输入端通过电阻接地，用于接收单板1的主备竞争信号1，该触发器1的另一输入端连接该滤波器1的输出端，用于接收通过该滤波器1滤波后的单板2的主备状态信号，该触发器1的输出端连接该滤波器2的输入端，用于发送单板1的主备状态信号；

该触发器2的一输入端通过电阻接地，用于接收单板2的主备竞争信号2，该触发器2的另一输入端连接该滤波器2，用于接收通过该滤波器2滤波后的单板1的主备状态信号，该触发器2的输出端连接该滤波器1的输入端，用于发送单板2的主备状态信号；

该滤波器1的置位端接0，其采样次数为n，当滤波器1连续采样n次的单板2的主备状态信号一致时，则将采样值发送到触发器1，进行倒换；滤波器2置位端接1，采样次数为n+m；当滤波器2连续采样n+m次的单板2的主备状态信号一致时，则将采样值发送到触发器2，进行倒换；其中m，n为自然数。

2.根据权利要求1所述的一种主备板倒换装置，其特征是，所述单板1滤波器的采样次数为3，同时所述单板2滤波器的采样次数为4。

3.一种主备板倒换方法，其特征是，包括下列步骤：

将单板1滤波器的置位端接0，将单板2的滤波器置位端接1；

单板1滤波器向单板2触发器发送低电平放弃主用信号，单板2滤波器向单板1触发器发送高电平获取主用信号，单板1放弃主用，单板2获得主用；

当两块单板同时争主用时，单板1滤波器连续采样n次，若n次的值都是0，则向单板1触发器发送低电平放弃主用信号，单板1放弃主用，这时，单板2滤波器连续采样n+m次，n+m次的值不一样，则向单板2触发器发送高电平获取主用信号，单板2获取主用；

当两块单板同时争备用时，单板1滤波器连续采样n次，若n次的值不一样，则向单板1触发器发送高电平获取主用信号，单板1获取主用，这时，单板2滤波器连续采样n+m次，n+m次的值为0，则向单板2触发器发送低电平放弃主用信号，单板2放弃主用；

其中m，n为自然数。

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