CN101097534A - 一种实现单板板类型识别与检测的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现单板板类型识别与检测的方法与系统，所述系统包括功能单板上的板类型信号产生单元和检测单元；检测单元，包括稳定模块、读取模块、判决模块和输出模块；功能单板产生单板类型信号；检测单元读取所有功能单板输出的板类型信号状态；检测单元根据设定的单板类型和槽位对应关系列表，判断所有功能单板类型和槽位对应关系是否正确。如果正确则继续执行。判决模块判决结果为插入单板错误，通过输出模块将判决结果输出。本发明的硬件设计简单，成本低，可以作为主控单板的一个功能子模块；由用户设定单板类型和槽位对应关系，应用方式灵活多变；插错时可以准确定位错误位置和插入的单板类型。

Description

一种实现单板板类型识别与检测的方法与系统

技术领域

本发明涉及电子与通讯系统中检测领域，具体的说，是一种对分布式系统中所有功能单板进行板类型检测和板类型识别的系统设计方法与系统。

背景技术

在电子及通讯系统中，通常采用分布式控制系统方式实现系统中各功能单板的控制和监控。例如在大型通讯设备中，往往在同一个机框中有多种功能单板。由于都在同一机框之内，所有功能单板在机框背板插座上的电源和地接口管脚都进行了统一规定和分配，以防止单板插错导致硬件损坏。同时在同一层机框中，具有一块主控单板用于实现对所有功能单板的监测。

在该系统中，不同类型功能单板都采用相同的接口插座和接口定义，而且都位于同一个机框中，这就导致不同的功能单板有可能插入错误的槽位，从而导致功能单板甚至整个系统工作不正常。而且在实际应用中，机框中的同一槽位也可以允许插入不同类型、不同功能和不同版本的各种功能单板，从而实现整个系统的多种配置情况，充分满足实际需求。因此如何实现功能单板类型的识别，是在整个系统设计中需要重点考虑的问题，同时还需要保证易于实现且方法简单。

在华为技术有限公司提出的专利号为CN02117589的中国专利“板卡在位检测方法”中，公开了一种板卡在位检测方法，其中板卡通过连接器与背板连接，该方法包括：在板卡和背板上分别设置两组板在位信号，该两组板在位信号分别置于连接器的上部和下部；在背板上设置板在位信号的电平值，在板卡上作相反的电平处理；如果该两组板在位信号的电平一致且与所述的设置电平值相同时，则判断板卡与背板可靠连接，该板卡在位，否则判断该板卡离位。所述上述发明方法简单实用，既大大地提高了系统的可靠性，也不会增加成本，同时降低了对背板的工艺要求。

在华为技术有限公司提出的专利号为CN1576865的中国专利“一种自动识别电路板类型的方法”中，公开了一种自动识别电路板类型的方法，主要包括：使各电路板扫描链上所有器件进入旁路状态；根据各电路板上从扫描链移出数字“0”的个数来识别不同类型的电路板；使电路板扫描链上所有器件进入捕获指令状态，根据从扫描链移出各个边界扫描器件的指令捕获初始值的不同，来识别不同类型的电路板；或根据系统上电时移出的数据来匹配器件的ID代码，从而区分不同的电路板。使用本发明的方法，在边界扫描测试中，可以自动识别电路板类型，解决了需人工配置电路板位置的问题。

在Motorola，Inc提出的专利号为US5428752的国际专利“Processor system option moduleidentification system”中，公开了一种在带有处理器的系统中实现功能模块或者单板识别的方法。该处理器系统中具有一个控制单元10，以及数量不定的子模块或者单板11、12、13，这些子模块或者单板和控制单元之间通过一条总线和一个模拟连接线相连。控制单元中带有模数转换输入端16，用于接收模拟连接线25上的信号。而且每个子模块都具有一个模拟单元24、28、29，以及一个切换开关23、32、33，可用于根据控制单元给出的控制信号，将对应的子模块上模拟单元给出的信号切换到模拟连接线上，从而可以识别系统中的单板是否在位，也可以识别单板的类型。

在中国专利CN02117589中，采用硬件设计方式仅仅实现了一块单板在位检测功能，只能检测某个槽位上单板是否在位，无法识别多块单板的板类型，同时在单板插错的情况下无法实现告警，不能实现真正的单板识别功能。而在中国专利CN1576865中，则是采用电路板上的扫描链来实现电路板类型的识别，这要求所有的单板上都必须有支持扫描链功能的芯片，这必然导致其应用范围受到很大限制。在国际专利US5428752中，需要在各个功能单板上实现模拟单元，需要设计控制总线和模拟连接线，同时需要保证主控单元上具有模数转换输入接口。这些要求必然导致系统比较复杂，而且会增加生产成本。同时对于应用系统的过多要求也导致该专利的应用范围受到很大限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有分布式系统设计中存在的单板类型识别和检测的问题，而提出了一种实现单板类型识别与检测的方法和系统，可以实现单板板类型识别、插错检测和告警功能。

本发明具体是这样实现的：

一种实现单板类型识别与检测的系统，包括功能单板上的板类型信号产生单元和检测单元；

所述板类型信号产生单元，包括所有的功能单板上的板类型信号产生电路；

所述检测单元，包括稳定模块、读取模块、判决模块和输出模块；

所述稳定模块，用于确保所有功能单板送来的板类型信号的电平状态稳定，确保空闲状态下板类型信号状态都为高电平，不会导致误判；

所述读取模块，用于读取所有功能单板送来的板类型信号；

所述判决模块，存放有预先设计的单板类型和槽位的对应关系表，将所有功能单板送来的板类型号按照该对应关系表进行检查，若读取的板类型不属于当前槽位允许插入的单板类型范围，则判决当前单板插入错误槽位；

所述输出模块，将判决模块得到的判决结果和检测到的所有功能单板板类型的相关信息输出；

所述板类型信号产生电路产生单板对应的板类型信号，并通过单板的对外接口输出给检测单元进行检测。

所述系统，还包括告警单元，输出模块在判决插入单板错误的情况下，通知告警单元进行插错告警。

所述板类型信号产生单元，采用上/下拉电阻实现，或采用CPLD或FPGA实现。

所述稳定模块，采用上拉电阻实现保持信号状态稳定。

所述读取、判决和输出模块，均可采用CPLD、FPGA、或通用CPU实现。

一种实现单板类型识别与检测的方法，包括如下步骤：

(1)根据已设置单板的类型信号个数和信号状态，功能单板上的板类型信号产生单元产生板类型信号；

(2)检测单元读取所有功能单板输出的板类型信号状态；

(3)检测单元根据已设定的单板类型和槽位对应关系列表，判断所有功能单板类型和槽位对应关系是否正确，若插入单板正确，则跳转到步骤(2)继续执行；

(4)判决模块判决结果为插入单板错误，通过输出模块将判决结果输出；输出模块还将检测到的所有功能单板类型相关信息输出。

采用本发明所述方法与系统可实现单板在位判断、板类型识别和插错告警功能；却不需要使用扫描链功能，不需要设计专门的模拟信号实现板类型识别，使得本发明应用范围广泛。本发明的硬件设计简单，成本低，可以作为主控单板的一个功能子模块；由用户设定单板类型和槽位对应关系，应用方式灵活多变；插错时可以准确定位错误位置和插入的单板类型。

附图说明

图1是单板板类型号识别与检测系统的原理框图；

图2是7块功能单板板类型号识别与检测系统的设计框图；

图3是给出功能单板2插入到槽位Slot1的分析实例；

图4是板类型检测流程框图。

具体实施方式

本发明中，对于具有(2ⁿ-1)块功能单板的系统设计，每个功能单板上都使用n个输出IO管脚，用于表示单板板类型号。这n个IO信号可以实现(2ⁿ-1)块单板的相互识别和插错检测功能。如果这n个IO均为高电平，表示没有单板插入，其余的(2ⁿ-1)种状态分别对应于与这(2ⁿ-1)块单板。

本发明使用了上/下拉电阻保证所有插入单板上输出的板类型IO信号状态固定，在空闲状态下(不插入单板)对应功能单板输出的板类型信号状态都为高电平，只有插入单板之后，才会有相应的信号状态变化。

本发明提出的单板板类型识别与检测系统原理框图如图1所示。

本发明主要包括功能单板上的板类型信号产生单元101和检测单元102。

板类型信号产生单元101包括所有的功能单板上的板类型信号产生电路。每种功能单板上的板类型信号产生电路都可以产生该单板对应的板类型信号，并通过单板的对外接口输出给检测单元102进行检测。

检测单元102包括稳定模块、读取模块、判决模块和输出模块。

其中稳定模块用于确保所有功能单板送来的板类型信号的电平状态稳定，不会导致误判。

读取模块用于读取所有功能单板送来的板类型信号。

判决模块中存放有预先设计的单板类型和槽位的对应关系表，该对应关系表由用户设定，指明了系统中各个槽位允许插入的单板的类型。判决模块可以将所有功能单板送来的板类型号按照该对应关系表进行检查。如果读取的板类型不属于当前槽位允许插入的单板类型范围，则判决当前单板插入错误槽位。

最后，输出模块可以将判决模块得到的判决结果输出，也可以将检测到的所有功能单板板类型的相关信息输出。输出的结果可以送到显示设备进行显示，也可以送给主处理器进行处理，或者送给告警设备进行告警。

下面以7块单板的情况为例，具体说明本发明的实施方式。图2中给出的是7块功能单板的板类型识别与检测系统的设计框图。

首先给出设计方法：

(1)设计功能单板板类型信号个数和信号状态

功能单板个数为7块，每个功能单板上都使用一组板类型信号。共需要3个IO信号构成一组板类型信号，才可以实现7块单板的板类型识别。分配这7块单板对应的板类型号依次为0x00、0x01、0x02、0x03、0x04、0x05、0x06；而当这3根IO信号对应状态为0x07，则表示没有功能单板插入。

(2)设计功能单板上的单板板类型信号产生电路

单板类型信号产生电路用于输出单板类型信号，可以采用上/下拉电阻实现，也可以采用CPLD或者FPGA产生板类型IO信号。采用1K电阻上拉，保证输出IO信号状态为高电平，表示1；采用10K电阻下拉，保证输出IO信号状态为低电平，表示0。根据分配给每种功能单板的板类型号，采用上/下拉电阻设置对应的3根IO信号的输出状态。

例如对于功能单板2，板类型号为0x02，则对应的板类型信号状态为：BN10＝0，BN11＝0，BN12＝1。则在功能单板2上，设计板类型信号产生电路，采用10K电阻将信号BN10和BN11下拉到地，采用1K电阻将信号BN12上拉到VCC，确保功能单板2上电后输出的板类型为0x02。

(3)设计单板类型和槽位编号的对应关系

功能单板类型和槽位的对应关系列表由用户设定，存放在检测单元中，作为检测单元判断的依据和标准。在实际使用中，可以根据具体的应用，修改对应关系列表，以满足不同的系统配置。

例如一个系统中功能单板4(板类型为0x03)和功能单板2(板类型为0x01)在实际使用中都可以插入到槽位Slot4，那么用户可以定义或者修改单板类型和槽位的对应关系列表，设置为功能单板4和功能单板2都对应于槽位4。

在7块功能单板应用中，7块单板类型号分别为0x00、0x01、0x02、0x03、0x04、0x05和0x06，对应的槽位依次为Slot1、Slot2、Slot3、Slot4、Slot5、Slot6和Slot7。对应的槽位设计和板类型号分配可以参看表1中标准机框中7块单板功能单板板类型号设计。

表17块功能单板板类型号设计

单板序号	对应槽位	板类型号	板类型号信号状态
						BNn0	BNn1	BNn2
			单板1	Slot1	0x00				0	0	0
单板2	Slot2	0x01				0	0	1
			单板3	Slot3	0x02				0	1	0
单板4	Slot4	0x03				0	1	1
			单板5	Slot5	0x04				1	0	0
单板6	Slot6	0x05				1	0	1
			单板7	Slot7	0x06				1	1	0
没有单板		0x07				1	1	1

注1：表中0表示下拉到地，1表示上拉到VCC

注2：BNn0、BNn1、BNn2中n表示槽位序号，取值为0-6

(4)设计检测单元中的稳定模块

在槽位空闲状态下(没有插入功能单板的时候)，该槽位上输出的单板类型信号BNn0-2本身为悬空状态。检测单元读取悬空状态的信号有可能导致读取的结果不确定，甚至产生误判。所以需要设计稳定模块用于消除干扰，保证信号状态稳定。

实际设计中可以采用上拉电阻实现。设计所有功能单板输出的板类型信号首先都要在稳定模块中通过10K电阻上拉到VCC。这样可以有效防止干扰。同时保证在空闲状态(不插入功能单板的时候)下，板类型信号的状态都为高电平，此时板类型信号为0x07，表示没有插入功能单板。

需要说明的是，检测单元中的稳定模块主要保证板类型信号状态稳定，确保空闲状态下板类型信号状态都为高电平。而且稳定模块不会影响功能单板输出的板类型IO信号的状态。对于输出状态为高电平的板类型信号，在功能单板上的板类型产生电路中采用10K电阻上拉，在稳定模块中仍然采用10K电阻上拉，信号的状态仍然保持为高电平。对于输出状态为低电平的板类型信号，可以用图2中功能单板2的板类型信号BN10举例说明。

该信号在功能单板2上通过1K的下拉电阻R21下拉到地，表示功能单板2输出的BN10信号的状态为低电平。BN10信号送到检测单元的稳定模块处理，在稳定模块中通过10K电阻R24上拉。由于上拉电阻R24的阻值为下拉电阻R21的10倍，按照电阻分压原理，BN10信号经过稳定模块处理之后的电压为供电电压VCC的十分之一，BN10信号状态仍然为低电平。

图2中，上拉电阻R23、R14-R16、R24-R26、......、R74-R76等阻值为10K，下拉电阻R11-R13、R21-R22....、R73等阻值为1K。

(5)设计检测单元中的读取、判决和输出模块

在实际使用中，检测单元中读取、判决和输出模块的功能可以采用CPLD、FPGA或者通用CPU实现。

所有功能单板输出的板类型信号BNn0-BNn2经过稳定模块处理之后，送入到读取模块。检测单元通过读取模块，读取所有单板输出到检测模块中的板类型信号状态。在判决模块中，按照表1检查读取到的所有的7组板类型号BNn0-BNn2(n的取值为0-6)，查看这些板类型号是否满足符合表1中的对应关系。如果检查发现板类型号满足对应关系表，表示插入的单板正确，则继续查询所有的板类型信号状态；如果发现板类型号不满足对应关系表，表示插入的单板错误，则将错误信息通过输出单元输出。

例如图3中的实例，功能单板2插入到了槽位Slot1中，此时槽位Slot1上送给检测单元的板类型信号的状态为BN00＝0，BN01＝0，BN02＝1，表示该单板的板类型为0x01。检测单元中的读取模块读取该信号状态，在判决模块中，检查功能单板和板号状态对应关系列表(如表1所示)，发现槽位Slot1对应的板类型号正常状态应该为0x00(表示插入的单板为功能单板1)，而此时读取的板类型信号状态为0x01，这表明插入的单板错误。判决单元给出判决结果，确定单板插入错误的槽位，通过输出模块将判决结果输出。

输出模块不仅可以将判决模块得到的判决结果输出，也可以将检测到的所有功能单板类型相关的信息输出。例如系统具有2种不同的功能单板配置情况，在槽位Slot1插入功能单板1对应于系统配置情况1，在槽位Slot1插入功能单板2对应于系统配置情况2。检测单元对系统中槽位Slot1的单板类型进行检测，可以确定当前的系统配置，从而将系统配置信息输出，可以送给处理器进行相应的处理。

(6)对于输出结果的处理

检测单元中的输出模块将判决的结果输出，可以输出到显示设备进行显示，检测到错误状态的时候可以送给告警设备进行告警，还可以将检测的结果送给处理器进行处理。

输出判决结果到显示设备，可以给出详细告警信息，提示插错的单板类型和槽位号。例如对于图3中功能单板2插入到槽位Slot1中的情况，告警单元可以给出告警信息：“插错告警：功能单板2(板类型0x01)插入到槽位Slot1，应该插入到槽位Slot2！”，这样便于用户及时发现和更改错误。

输出判决结果给告警单元，可以在判决插入单板错误的情况下，通知告警单元进行插错告警。例如可以点亮告警指示灯或者发出告警声音。

输出模块可以将检测到的功能单板类型相关信息输出，送给处理器进行处理。例如处理器可以根据检测到的功能单板类型，确定系统中所有功能单板的配置。然后根据系统的配置情况，实现不同的系统功能。

下面给出本发明的工作流程说明。图4给出了板类型检测的流程图。

(1)功能单板产生单板类型信号；

(2)检测单元读取所有功能单板输出的板类型信号状态；

(3)检测单元根据设定的单板类型和槽位对应关系列表，判断所有功能单板类型和槽位对应关系是否正确。如果插入单板正确则跳转到步骤(2)继续执行。

(4)判决模块判决结果为插入单板错误，通过输出模块将判决结果输出。

Claims (6)

1、一种实现单板类型识别与检测的系统，其特征在于，包括功能单板上的板类型信号产生单元和检测单元；

所述板类型信号产生单元，包括所有的功能单板上的板类型信号产生电路；

所述检测单元，包括稳定模块、读取模块、判决模块和输出模块；

所述稳定模块，用于确保所有功能单板送来的板类型信号的电平状态稳定，确保空闲状态下板类型信号状态都为高电平，不会导致误判；

所述读取模块，用于读取所有功能单板送来的板类型信号；

所述判决模块，存放有预先设计的单板类型和槽位的对应关系表，将所有功能单板送来的板类型号按照该对应关系表进行检查，若读取的板类型不属于当前槽位允许插入的单板类型范围，则判决当前单板插入错误槽位；

所述输出模块，将判决模块得到的判决结果和检测到的所有功能单板板类型的相关信息输出；

所述板类型信号产生电路产生单板对应的板类型信号，并通过单板的对外接口输出给检测单元进行检测。

2、如权利要求1所述的实现单板类型识别与检测的系统，其特征在于，还包括：告警单元，所述输出模块在判决插入单板错误的情况下，通知告警单元进行插错告警。

3、如权利要求1或2所述的实现单板类型识别与检测的系统，其特征在于：

所述板类型信号产生单元，采用上/下拉电阻实现，或采用CPLD或FPGA实现。

4、如权利要求1或2所述的实现单板类型识别与检测的系统，其特征在于：

所述稳定模块，采用上拉电阻实现保持信号状态稳定。

5、如权利要求1或2所述的实现单板类型识别与检测的系统，其特征在于：

所述读取、判决和输出模块，均可采用CPLD、FPGA、或通用CPU实现。

6、一种实现单板类型识别与检测的方法，其特征在于：

(1)根据已设置单板的类型信号个数和信号状态，功能单板上的板类型信号产生单元产生板类型信号；

(2)检测单元读取所有功能单板输出的板类型信号状态；

(3)检测单元根据已设定的单板类型和槽位对应关系列表，判断所有功能单板类型和槽位对应关系是否正确，若插入单板正确，则跳转到步骤(2)继续执行；

(4)判决模块判决结果为插入单板错误，通过输出模块将判决结果输出；

输出模块还将检测到的所有功能单板类型相关信息输出。

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