CN100504823C - 实现周边元件接口加速总线插卡热插拔的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种实现周边元件接口加速总线PCIe插卡热插拔的方法，包括：首先，在系统底板为包括多个PCIe设备的插卡设置一套由高级配置和电源管理ACPI固件控制的热插拔电路；然后ACPI固件处理热插拔电路反馈的插卡插入或卸载事件，并结合操作系统进行插卡的热插拔操作。本发明还公开一种PCIe热插拔系统底板。本发明的方法及装置实施例通过对ACPI固件热插拔支持细节的修改，可实现包括多个PCIe设备插卡的整体热插拔，同时减少系统中热插拔支持线路的数量，可以减少硬件复杂度、降低成本并简化操作步骤。

Description

实现周边元件接口加速总线插卡热插拔的方法及装置

技术领域

本发明涉及电子技术，尤其指一种实现PCI Express(PCI Express，周边元件接口加速总线)插卡热插拔的方法及装置。

背景技术

目前PCI(Peripheral Component Interconnect，周边元件扩展接口)已成为计算机设备的普遍支持的总线标准，其最大特点在于具有的热插拔功能，允许使用者在无需关闭或暂停应用计算机的情况下进行外围设备的添加或移除，从而提高系统的可用性，在设备出现故障时也便于及时替换故障设备。随着计算机技术的发展及应用领域的不断扩充，出现了基于PCI标准修改而拥有更高传输速率的PCIe技术，随之也需要提出新的热插拔(Hot-Plug)技术来取代原有的PCI热插拔技术。

PCIe的热插拔需要通过硬件及软件两个部分实现，图1为现有技术中PCIe热插拔的系统结构图，如图所示，插卡120上的PCIe设备121通过PCIe接口122插入系统底板110的PCIe热插拔槽111中，并由电源控制线路112给其供电，而PCIe控制器113则处理与PCIe设备121之间的数据及命令传输。在上述PCIe系统结构中，为使系统软件可以处理热插拔事件，需要在硬件上采用事件触发机制，当相关事件触发时产生相应的中断上报至系统软件处理，目前定义的热插拔触发事件包括用户提示按钮114、设备在位信号及电源失效信号。另外，系统底板110上还包括用于方便操作人员定位设备的注意指示灯115及用于指示设备电源状态的电源指示灯116。至于系统软件部分，目前存在两种可实现的方法来处理PCIe设备的热插拔事件。第一种是利用支持ACPI(Advanced Configuration and Power Interface，高级配置和电源管理接口)的Firmware(固件)实现，在其支持的ASL(Application Solution Language，应用专用语言)代码中根据规范响应各种热插拔事件，并由操作系统和Firmware相互配合完成热插拔的处理：Firmware接受硬件的中断事件，处理与电源相关的动作，操作系统则接受Firmware的消息，负责驱动程序的启动和断开。第二种方法则是由系统驱动处理，在操作系统中按照规范实现一个标准的驱动对热插拔事件进行处理。

在上述现有技术PCIe的热插拔系统结构中，每个PCIe热插拔插槽均对应一路PCIe控制器、一个电源控制线路、一组指示灯及用户提示按钮，对于如图1所示单独的PCIe插卡，配合每个槽位的控制器及线路可以很好地实现热插拔；但对于如图2所示包括多个PCIe设备211的插卡210，如果需要对插卡210进行热插拔，由于其上的各个设备均独立接受系统软件的控制，因此必须对每一个PCIe设备211进行热插拔操作，造成操作的不便，而对于包括更多个PCIe设备的插卡尤为明显，同时，由于需要为每个设备准备一套控制线路，也造成硬件的冗余和浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现PCIe插卡热插拔的方法及装置，为包括多个PCIe设备的插卡提供整体热插拔的支持，以解决现有技术中为每个PCIe设备准备一套热插拔电路造成硬件冗余及操作不便的问题。

为达到上述目的，本发明提出一种实现周边元件接口加速总线插卡热插拔的方法，包括：

在系统底板为包括多个周边元件接口加速总线(PCIe)设备的插卡设置一套由高级配置和电源管理接口(ACPI)固件控制的热插拔电路；

所述ACPI固件处理所述热插拔电路反馈的插卡插入或卸载事件，并结合操作系统进行所述插卡的热插拔操作；

对于所述热插拔电路反馈的插卡插入事件，所述ACPI固件结合操作系统进行插卡的热插拔操作进一步包括：

所述ACPI固件处理所述插卡的插入事件，控制所述热插拔电路为所述插卡的所有PCIe设备供电；所述ACPI固件向所述操作系统通知每个所述PCIe设备连接，所述操作系统为所述PCIe设备加载驱动程序；

对于所述热插拔电路反馈的插卡卸载事件，所述ACPI固件结合操作系统进行插卡的热插拔操作进一步包括：

所述ACPI固件处理所述插卡的卸载事件，向所述操作系统通知每个所述PCIe设备卸载，所述操作系统依次断开所述PCIe设备的驱动程序；所述ACPI固件控制所述热插拔电路中断所述插卡的电源。

所述插卡卸载事件包括：

通过所述操作系统的接口使用命令卸载所述PCIe设备；

所述ACPI固件判断所述插卡的其他PCIe设备是否已卸载，如果否，则通知所述操作系统断开所述其他PCIe设备的驱动程序，并控制所述热插拔电路中断所述插卡的电源。

所述使用命令卸载PCIe设备与所述ACPI固件判断其他PCIe设备是否卸载之间还包括：

所述操作系统断开所述PCIe设备的驱动程序，并使用应用专用语言(ASL)代码通知所述ACPI固件所述驱动程序已断开。

所述热插拔电路包括：一电源控制线路、一电源指示灯、一注意指示灯、一用户提示按钮及至少一个PCIe热插拔槽。

本发明还提供一种PCIe热插拔系统底板，包括ACPI固件单元及操作系统单元，还包括一个热插拔电路单元，

所述热插拔电路单元，用于为包括多个PCIe设备的插卡提供电源，并向所述ACPI固件单元反馈插卡插入或卸载事件；

所述ACPI固件单元，对所述插卡插入或卸载事件进行处理，并与所述操作系统单元连接，进行所述插卡的热插拔操作；所述ACPI固件单元进一步包括插入处理子单元、卸载处理子单元及电路控制子单元，

所述插入处理子单元，用于响应所述插卡的插入事件，并向所述操作系统单元通知每个所述PCIe设备连接，则所述电路控制子单元控制所述热插拔电路单元为所述插卡的所有PCIe设备供电；

所述卸载处理子单元，用于响应所述插卡的卸载事件，并向所述操作系统单元通知每个所述PCIe设备卸载，则所述电路控制子单元控制所述热插拔电路单元中断所述插卡的电源。

所述操作系统单元进一步包括驱动加载子单元及驱动卸载子单元，

所述驱动加载子单元，根据所述ACPI固件单元的通知为所述插卡的PCIe设备加载驱动程序；

所述驱动卸载子单元，根据所述ACPI固件单元的通知为所述插卡的PCIe设备断开驱动程序。

所述操作系统单元还包括设备接口子单元及应用专用语言(ASL)代码子单元，所述ACPI固件单元还包括卸载检测子单元，

所述设备接口子单元，用于使用命令卸载所述PCIe设备，由所述驱动卸载子单元断开所述PCIe设备的驱动程序，并通过所述ASL代码子单元通知所述ACPI固件单元所述驱动程序已断开；

所述卸载检测子单元，在所述ACPI固件单元收到卸载所述PCIe设备的通知后，检测所述插卡的其他PCIe设备是否已卸载，如果否，则通知所述操作系统的驱动卸载子单元断开所述其他PCIe设备的驱动程序，之后由所述电路控制子单元控制所述热插拔电路单元中断所述插卡的电源。

所述热插拔电路单元进一步包括：一电源控制线路、一电源指示灯、一注意指示灯、一用户提示按钮及至少一个PCIe热插拔槽。

与现有技术相比，本发明的方法及装置实施例通过对ACPI固件热插拔支持细节的修改，可实现包括多个PCIe设备插卡的整体热插拔，同时减少系统中热插拔支持线路的数量，可以减少硬件复杂度、降低成本并简化操作步骤。

附图说明

图1为现有技术中PCIe热插拔的系统结构图；

图2为现有技术中多PCIe设备插卡的热插拔方案示意图；

图3为本发明实现PCIe插卡热插拔的方法实施例一流程图；

图4为本发明实现PCIe插卡热插拔的方法实施例二流程图；

图5为本发明实现PCIe插卡热插拔的方法实施例三流程图；

图6为本发明实现PCIe插卡热插拔的方法实施例四流程图；

图7为本发明PCIe热插拔系统底板的实施例图。

具体实施方式

下面以具体实施例结合附图对本发明进一步加以阐述。

本发明公开一种实现PCIe插卡热插拔的方法，其第一实施例如图3所示，包括以下步骤：

S301、在系统底板为包括多个PCIe设备的插卡设置一套由ACPI固件控制的热插拔电路。

不同于现有技术中为每一个PCIe设备提供一套包括电源控制线路、指示灯、按钮、插槽等在内的热插拔电路，本发明实施例中将包括多个PCIe设备的插卡视为一个整体，而在系统底板上仅设置一套热插拔电路。该热插拔电路向底板上可支持ACPI的固件反馈插卡的插入或卸载事件，并接受ACPI固件的控制完成插卡的热插拔操作，其在硬件方面的实现则可以遵照但不限基于原有的规范，包括电源控制线路、注意指示灯、电源指示灯、用户提示按钮及PCIe热插拔槽等，用于为插卡上的所有PCIe设备供电，并可使用原有定义产生各种触发中断事件。另外，出于设备应用需求的考虑，系统底板仍需为插卡上的多个PCIe设备提供一一对应的单独PCIe控制器，以进行设备和系统间数据及命令的传输。硬件部分的实现将在后续本发明的装置实施例中进行详细说明，此处不加以赘述。

S302、ACPI固件处理热插拔电路反馈的插卡插入或卸载事件，并结合操作系统进行插卡的热插拔操作。

本实施例中PCIe热插拔的操作对象为包括多个PCIe设备的插卡整体，现有技术中操作系统支持标准规范的PCIe热插拔驱动将不适用于本实施例方案，由于无法对操作系统的实现进行修改或修改难以实现，因此本发明通过对ACPI固件实现热插拔的细节进行修改，并结合操作系统来完成包括多个PCIe设备插卡的整体热插拔操作，具体实现将在本发明后续实施例中加以详述。

图4为本发明实现PCIe插卡热插拔的方法实施例二流程图，其为PCIe插卡插入系统底板时的热插拔实现流程，如图所示，包括以下步骤：

S401、ACPI固件处理插卡的插入事件，控制热插拔电路为插卡的所有PCIe设备供电。

由本发明的方法第一实施例可知，将包括多个PCIe设备的插卡视为一个整体，从而在系统底板上为插卡设置一套热插拔电路，包括电源控制线路、指示灯、按钮及PCIe热插拔槽等。当ACPI固件检测到插卡插入时，即认为包括有多个PCIe设备的插卡已经连接并需要使用，因此ACPI固件控制热插拔电路中的电源控制线路为该插卡的所有PCIe设备供电。

S402、ACPI固件依次向操作系统通知每个PCIe设备连接。

ACPI固件控制热插拔电路为插卡供电后，要使用插卡上的PCIe设备，还需要操作系统为设备加载驱动程序，因此ACPI固件在底板为插卡供电的电源稳定后，依次将同一插卡中的多个PCIe设备插入的事件通知操作系统。另外，ACPI固件在向操作系统的PCIe设备插入通知中，同时将获取的设备相关参数上报给操作系统，以便操作系统进行后续为设备驱动的加载。

S403、操作系统为PCIe设备加载驱动程序。

操作系统在收到ACPI固件通知的PCIe设备插入事件后，根据ACPI固件随通知上报的设备参数信息为插卡上的每个PCIe设备加载驱动程序。插卡上的所有PCIe设备驱动程序均加载完毕后，用户即可对已上电并加载了驱动程序的插卡进行使用。

图5为本发明实现PCIe插卡热插拔的方法实施例三流程图，其为PCIe插卡从系统底板卸载时的热插拔实现流程，如图所示，包括以下步骤：

S501、ACPI固件处理插卡的卸载事件，通知操作系统插卡中的每个PCIe设备均需卸载。

包括多个PCIe设备的插卡需要从系统底板的PCIe热插拔槽拔除时，仍需要视为一个整体进行卸载。PCIe设备的卸载在中断电源前，还需要结合操作系统完成驱动程序的断开，因此ACPI固件收到热插拔线路的插卡卸载中断事件，如用户提示按钮被按下时，即将每个PCIe设备的卸载事件通知给操作系统，每个PCIe设备的卸载事件可依次向操作系统报告。

S502、操作系统依次断开PCIe设备的驱动程序。

ACPI固件将插卡上的多个PCIe设备卸载视为一个整体完成，但操作系统与现有技术相比未有修改，其仍按照单独对象对插卡上的PCIe设备进行处理，因此操作系统在收到ACPI固件的PCIe设备的卸载事件后，即依次将PCIe设备的驱动程序断开。

S503、ACPI固件控制热插拔电路中断插卡的电源。

操作系统依次断开PCIe设备的驱动程序后，通知ACPI固件驱动程序已断开，ACPI固件则控制热插拔电路中断整个插卡的电源，从而完成热插拔的卸载过程。由第一实施例可知，热插拔电路中还包括电源指示灯，具体到本步骤中在插卡上所有PCIe设备驱动程序均卸载及电源均中断后，电源指示灯的显示状态由亮变灭，此时即可以安全的将插卡从系统底板的PCIe热插拔槽中拔除。

图6为本发明实现PCIe插卡热插拔的方法实施例四流程图，其为使用操作系统的接口进行插卡上PCIe设备卸载的热插拔实现流程，如图所示，包括以下步骤：

S601、通过操作系统的接口，使用命令卸载PCIe设备。

操作系统热插拔设备的接口处理命令时是按照单独的设备进行处理，由于本实施例并未对操作系统的实现进行修改，用户仍然可以通过操作系统的接口并使用命令弹出插卡上的某个PCIe设备。

S602、操作系统断开该PCIe设备的驱动程序，并使用ASL代码通知ACPI固件。

操作系统处理热插拔接口对插卡上单独PCIe设备的卸载命令后，则将该设备的驱动程序断开，并通过ASL代码通知ACPI固件，其具体实现为现有技术内容，此处不加以赘述。

S603、ACPI固件判断插卡的其他PCIe设备是否已卸载，如果是则转步骤S605，否则转步骤S604。

ACPI固件收到操作系统通过ASL代码发送的PCIe设备驱动程序断开的通知后，必须检查插卡上的其他设备是否已经弹出，并针对不同情况进行后续的不同处理。

S604、ACPI固件通知操作系统断开其他PCIe设备的驱动程序。

如果ACPI通过查询得知插卡上还存在没有弹出的PCIe设备，则依次将各PCIe设备的卸载事件通知给操作系统，以保证插卡上所有PCIe设备的驱动程序均断开。

S605、ACPI固件控制热插拔电路中断插卡的电源。

该步骤与上述实施例三步骤S503相同，在ACPI固件确定插卡上所有PCIe设备的驱动程序均已断开后，则控制热插拔电路中断整个插卡的电源，从而完成热插拔的卸载过程，将插卡从系统底板的PCIe热插拔槽中拔除。

结合上述各实施例的阐述，本发明实现PCIe插卡热插拔的方法通过对ACPI固件热插拔支持细节的修改，可实现包括多个PCIe设备插卡的整体热插拔，同时减少系统中热插拔支持线路的数量，可以减少硬件复杂度、降低成本并简化操作步骤。

本发明还公开一种PCIe热插拔系统底板，用于实现包括多PCIe设备插卡的整体热插拔方案，其一实施例如图7所述，包括ACPI固件单元710及操作系统单元720，还包括一个热插拔电路单元730。其中，热插拔电路单元730，用于为包括多个PCIe设备的插卡提供电源，并向ACPI固件单元710反馈热插拔中断事件；ACPI固件单元710，对热插拔电路单元730反馈的中断事件进行处理，并与操作系统单元连接720，相互配合完成插卡的热插拔操作。

本实施例中，ACPI固件单元710进一步包括插入处理子单元711、卸载处理子单元712及电路控制子单元713。其中，插入处理子单元711用于响应插卡的插入事件，并依次向操作系统单元720通知每个PCIe设备的连接，同时电路控制子单元713则控制热插拔电路单元730为插卡的所有PCIe设备供电；卸载处理子单元712用于响应插卡的卸载事件，并依次向操作系统单元720通知每个PCIe设备的卸载，同时电路控制子单元713则控制热插拔电路单元730中断插卡的电源。操作系统单元720进一步包括驱动加载子单元721及驱动卸载子单元722。其中，驱动加载子单元721根据ACPI固件单元710的通知为插卡的PCIe设备加载驱动程序；驱动卸载子单元722，则根据ACPI固件单元710的通知为插卡的PCIe设备断开驱动程序。

另外，操作系统单元720还包括设备接口子单元723及ASL代码子单元724，则ACPI固件单元710对应还包括卸载检测子单元714。其中，设备接口子单元723，用于使用命令卸载插卡上的某个PCIe设备，由驱动卸载子单元722断开该PCIe设备的驱动程序，并通过ASL代码子单元724通知ACPI固件单元710；卸载检测子单元714则在ACPI固件单元710收到单独卸载该PCIe设备的通知后，检测插卡上的其他PCIe设备是否均已卸载，如果否，则通知操作系统单元720的驱动卸载子单元722断开其他PCIe设备的驱动程序，之后再由ACPI固件单元710中的电路控制子单元713控制热插拔电路单元730中断插卡的电源。

而热插拔电路单元730可以但不限于包括：电源控制线路731、电源指示灯732、注意指示灯733、用户提示按钮734及PCIe热插拔槽735。其中，电源控制线路731用于控制插卡的供电状态；电源指示灯732用于指示插卡的电源状态；注意指示灯733用于方便操作人员对故障插卡设备的定位；用户提示按钮734用于触发插卡的热插拔中断事件；PCIe热插拔槽735则用于为插入系统底板的插卡提供插槽。另外，本实施例中PCIe系统底板还包括PCIe控制器740，与插卡上的PCIe设备通过物理链路连接，用于控制系统与插卡之间数据及命令的传输，其工作在物理层并按照单独对象对插卡上的PCIe设备进行处理，与现有技术相同，是以此处不再赘述。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种实现周边元件接口加速总线插卡热插拔的方法，其特征在于，包括：

在系统底板为包括多个周边元件接口加速总线(PCIe)设备的插卡设置一套由高级配置和电源管理接口(ACPI)固件控制的热插拔电路；

所述ACPI固件处理所述热插拔电路反馈的插卡插入或卸载事件，并结合操作系统进行所述插卡的热插拔操作；

对于所述热插拔电路反馈的插卡插入事件，所述ACPI固件结合操作系统进行插卡的热插拔操作进一步包括：

所述ACPI固件处理所述插卡的插入事件，控制所述热插拔电路为所述插卡的所有PCIe设备供电；所述ACPI固件向所述操作系统通知每个所述PCIe设备连接，所述操作系统为所述PCIe设备加载驱动程序；

对于所述热插拔电路反馈的插卡卸载事件，所述ACPI固件结合操作系统进行插卡的热插拔操作进一步包括：

所述ACPI固件处理所述插卡的卸载事件，向所述操作系统通知每个所述PCIe设备卸载，所述操作系统依次断开所述PCIe设备的驱动程序；所述ACPI固件控制所述热插拔电路中断所述插卡的电源。

2、如权利要求1所述实现PCIe插卡热插拔的方法，其特征在于，所述插卡卸载事件包括：

通过所述操作系统的接口使用命令卸载所述PCIe设备；

所述ACPI固件判断所述插卡的其他PCIe设备是否已卸载，如果否，则通知所述操作系统断开所述其他PCIe设备的驱动程序，并控制所述热插拔电路中断所述插卡的电源。

3、如权利要求2所述实现PCIe插卡热插拔的方法，其特征在于，所述使用命令卸载PCIe设备与所述ACPI固件判断其他PCIe设备是否卸载之间还包括：

所述操作系统断开所述PCIe设备的驱动程序，并使用应用专用语言(ASL)代码通知所述ACPI固件所述驱动程序已断开。

4、如权利要求1至3中任一项所述实现PCIe插卡热插拔的方法，其特征在于，所述热插拔电路包括：一电源控制线路、一电源指示灯、一注意指示灯、一用户提示按钮及至少一个PCIe热插拔槽。

5、一种PCIe热插拔系统底板，包括ACPI固件单元及操作系统单元，其特征在于，还包括一个热插拔电路单元，

所述热插拔电路单元，用于为包括多个PCIe设备的插卡提供电源，并向所述ACPI固件单元反馈插卡插入或卸载事件；

所述ACPI固件单元，对所述插卡插入或卸载事件进行处理，并与所述操作系统单元连接，进行所述插卡的热插拔操作；所述ACPI固件单元进一步包括插入处理子单元、卸载处理子单元及电路控制子单元，

所述插入处理子单元，用于响应所述插卡的插入事件，并向所述操作系统单元通知每个所述PCIe设备连接，则所述电路控制子单元控制所述热插拔电路单元为所述插卡的所有PCIe设备供电；

所述卸载处理子单元，用于响应所述插卡的卸载事件，并向所述操作系统单元通知每个所述PCIe设备卸载，则所述电路控制子单元控制所述热插拔电路单元中断所述插卡的电源。

6、如权利要求5所述PCIe热插拔系统底板，其特征在于，所述操作系统单元进一步包括驱动加载子单元及驱动卸载子单元，

所述驱动加载子单元，根据所述ACPI固件单元的通知为所述插卡的PCIe设备加载驱动程序；

所述驱动卸载子单元，根据所述ACPI固件单元的通知为所述插卡的PCIe设备断开驱动程序。

7、如权利要求6所述PCIe热插拔系统底板，其特征在于，所述操作系统单元还包括设备接口子单元及应用专用语言(ASL)代码子单元，所述ACPI固件单元还包括卸载检测子单元，

所述设备接口子单元，用于使用命令卸载所述PCIe设备，由所述驱动卸载子单元断开所述PCIe设备的驱动程序，并通过所述ASL代码子单元通知所述ACPI固件单元所述驱动程序已断开；

所述卸载检测子单元，在所述ACPI固件单元收到卸载所述PCIe设备的通知后，检测所述插卡的其他PCIe设备是否已卸载，如果否，则通知所述操作系统的驱动卸载子单元断开所述其他PCIe设备的驱动程序，之后由所述电路控制子单元控制所述热插拔电路单元中断所述插卡的电源。

8、如权利要求5所述PCIe热插拔系统底板，其特征在于，所述热插拔电路单元进一步包括：一电源控制线路、一电源指示灯、一注意指示灯、一用户提示按钮及至少一个PCIe热插拔槽。

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