CN101483528A - 一种模块化通信设备和管理模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种模块化通信设备和管理模块，通过为所要区分的不同类型的功能模块设置不同的下拉电阻，使得不同类型的功能模块中的下拉电阻在由下拉电阻和管理模块中的上拉电阻组成的串联电路中分得不同的电压，再根据下拉电阻分得的电压值来判断功能模块的类型，这样在模块仅输出一个信号的情况下即可确定插槽内功能模块的类型减少了功能模块需要输出的信号，因此简化了功能模块结构，并便于背板布线且在功能模块类型增加时易于升级。

Description

一种模块化通信设备和管理模块

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及通信技术中判断模块类型的技术。

背景技术

现有通信技术中的交换机和路由器等设备均为模块化设备，即指由各个功能模块按一定方式组成的系统，比如一个交换机中可以包括电源模块、业务模块、管理模块等，这些不同功能的模块通过插接件以及机箱中的背板互相连接，共同组成模块化的交换机，模块之间既相对独立又紧密相连。

其中管理模块主要负责整机的管理工作，比如判断整机中有哪些模块存在，并判断这些模块的工作状态是否异常等，管理模块的工作电源也由电源模块提供。有些模块化交换机和路由器只支持一个管理模块，有些支持两个管理模块。

业务模块主要实现各种具体的业务，也是由电源模块提供电源，接受管理模块的管理。业务模块主要存在于各种业务卡上，以实现不同的功能，在模块化的交换机和路由器中，由于实现的功能比较复杂，支持的业务卡数量和种类比较多，整机的功耗往往比较大，单个电源一般很难提供这么大的功率输出，因而常采用多个电源模块给整机供电，如果整机的功耗很大，同时为了提高整机系统的可靠性支持电源冗余，我们就需要支持更多的电源模块。

在实际应用中，不同的客户根据自己的需要可能会选配不同的业务模块，在支持双管理模块的模块化交换机和路由器中还可以选择使用一个或者两个管理模块，当然可能有一些模块插槽是空的，不同的配置整机的功耗差别可能比较大，如果整机功耗比较小，就可以选用输出功率比较小的电源模块，也可以不插满所有的电源模块插槽，既满足了需求，又降低了成本，为了满足客户的这种差异化需求，一些模块化交换机和路由器通常支持两种不同功率输出的电源模块，比如240W跟400W或其他功率输出的电源模块，这时就需要判断所插入电源模块的类型。

有时又需要多张某种业务的业务卡，例如使用多张业务卡来同时支持该业务升级前和升级后的版本，这时，同样需要判断该业务模块的类型。

以电源模块为例，在支持多个电源模块的系统中往往还支持两种不同功率的电源模块混插，即任何一个电源模块插槽上都可以插入这两种功率的电源模块中的任一种，并且不要求所有电源插槽插入的电源模块相同。

图1a和图1b为现有技术中对电源模块存在和类型的判断原理示意图，其中：

Present#管脚用来指示电源模块是否存在，当电源模块未插入时，V1处的电压值为3.3V，Present#管脚向CPLD(Programmable Logic Device，可编程逻辑器件)输入高电平逻辑‘1’信号，当电源模块插入时，V1处的电压值为R3上的分压值，V1＝3.3V*R3/(R3+R1)＝3.3V*100/(4700+100)＝0.06875V，约等于0，Present#管脚向CPLD输入低电平逻辑‘0’信号，因此CPLD可以根据V1处的信号判断电源模式是否存在。具体的：逻辑‘0’表示电源模块存在，逻辑‘1’表示电源模块不存在；

Type管脚信号用来指示电源模块类型，如图1a所示，在240W电源模块上的下拉电阻R4阻值远小于上拉电阻R2阻值，因此当240W电源模块插入时，V2处的信号为低电平逻辑‘0’信号，因此CPLD根据V2处的逻辑‘0’信号可以确定插入的是240W电源模块。如图1b所示，400W电源模块上的Type管脚悬空，V2处的信号为高电平逻辑‘1’信号，因此CPLD根据V2处的逻辑‘1’信号可以确定插入的是400W电源模块。

CPLD负责收集系统中电源模块的存在和类型，然后CPU通过与CPLD之间的接口读取这些信息就可以判断整机中插入了多少电源模块，都是什么类型。除了CPLD，也有采用其他的方式的，如采用CPU自带的GPIO(GeneralPurpose Input/Output)接口等。

上拉电阻R1主要用来保证没有电源模块插入时V1处的电压约为3.3V，Present#信号为逻辑‘1’，上拉电阻R2主要用来保证插入400W电源模块时V2处的电压约为3.3V，Type信号为逻辑‘1’。这两个上拉电阻一般都是4.7K。下拉电阻R3为电源模块上Present#信号的下拉电阻，当电源模块插入时，根据电阻分压原理，Present#信号为逻辑‘0’。同理，当插入240W电源模块时，Type信号也为逻辑‘0’。这样，管理模块就可以正常区分电源模块的存在和类型了。

本发明人发现，现有模块存在和类型检测方法需要的信号输出比较多，特别是系统支持的电源模块插槽数比较大时更明显，比如，对于支持4个电源模块的系统，每个电源模块需要两根信号线，总共就需要8根信号线。电源模块输出信号一般通过接插件与背板相连，然后通过背板走线输出到管理模块与背板的接插件上，再通过管理模块与背板之间的接插件输出到管理模块上，这时就需要选用更多管脚的接插件或者增加接插件的数目，不仅增加了成本和走线的难度，对结构设计等也带来了不便，在设备升级增加新类型的电源模块时，还需要改变背板走线以及插接件，操作麻烦且成本很高，对于其它功能模块也存在同样问题。

在系统升级上，现有方式有时也有缺陷，例如如果原先的系统只支持一种类型的电源模块，这时在设计时就只需要定义Present#信号，并且很可能没有预留Type信号，这样，如果在新的系统上需要支持两种或多种不同类型的电源，按上面的方式需要增加一个或多个Type信号，这样就需要修改背板接插件，并且重新修改背板，而且可能需要重新设计机箱结构等，并且早先的电源模块由于只输出一根信号，为了用到支持电源混插的系统中，还需要修改电源模块的输出信号，操作麻烦并且增加了开发成本，对于其它功能模块也存在同样问题。

发明内容

本发明实施例提供一种模块化通信设备和管理模块，以简化功能模块结构。

一种模块化通信设备，包括：功能模块、背板和管理模块，其中：

所述功能模块包括：下拉电阻，不同类型功能模块的下拉电阻阻值不相同，所述下拉电阻一端接地，非接地端通过功能模块与背板间的第一插接件连接所述背板；

所述管理模块包括：上拉电阻和类型判断单元，所述上拉电阻一端连接工作电源，另一端通过管理模块与背板之间的第二插接件、背板走线和第一插接件连接下拉电阻非接地端，所述类型判断单元连接上拉电阻的非电源端，用于根据上拉电阻非电源端的电压值，以及下拉电阻的分压值和功能模块类型的对应关系判断所述功能模块的类型。

进一步，所述类型判断单元包括：

电压识别单元，用于识别上拉电阻非电源端的电压值；

确定单元，用于根据所述电压识别单元识别的上拉电阻非电源端的电压值，以及下拉电阻的分压值和功能模块类型的对应关系判断功能模块插槽中功能模块的类型。

更进一步，所述电压识别单元为数字电压识别电路，所述数字电压识别电路的输入端连接所述上拉电阻的非电源端，输出端连接所述确定单元，并根据上拉电阻非电源端电压输出对应的数字信号；

所述确定单元根据所述数字电压识别电路输出的数字信号，以及预先设定的数字信号与功能模块类型的对应关系，判断所述功能模块的类型。

或者，所述电压识别单元包括数目与所述功能模块类型数目相同的n个电压比较器，各个电压比较器的一个输入端连接所述上拉电阻的非电源端，另一个输入端分别连接设定的参考电压，输出端连接所述确定单元，其中：

各个参考电压与所述不同类型功能模块中下拉电阻所分电压的计算值V₀、V₁、…、V_n-1、V_n之间满足V₀<V_参1<V₁<V_参2<V₂<…<V_参n<V_n，各个电压比较器根据参考电压与上拉电阻非电源端电压的比较结果分别输出逻辑值；

所述确定单元根据所述各个电压比较器所输出逻辑值的组合，以及预先设定的逻辑值组合与功能模块类型的对应关系，判断所述功能模块的类型。

较佳的，所述第i个电压比较器的参考电压V_参i为：V_i-1和V_i的平均值，其中，V₀<V₁<…<V_n-1<V_n。

进一步，当支持并行设置两个管理模块时，所述各个参考电压与设置两个管理模块时所述不同类型功能模块中下拉电阻所分电压的计算值V’₀、V’₁、…、V’_n-1，以及进设置一个管理模块时所述不同类型功能模块中下拉电阻所分电压的计算值V₀、V₁、…、V_n-1之间满足V₀<V’₀<V_参1<V₁<V’₁<V_参2<V₂<V’₂<…<V_参n<V_n。

所述确定单元为可编程逻辑器件CPLD或现场可编程门阵列FPGA。

一种管理模块，包括：

上拉电阻，一端连接工作电源，另一端连接类型判断单元并通过管理模块和背板间的插接件连接背板；

类型判断单元，用于根据上拉电阻非电源端的电压值判断功能模块插槽中功能模块的类型。

进一步，所述类型判断单元具体包括：

电压识别单元，用于识别上拉电阻非电源端的电压值；

确定单元，用于根据所述电压识别单元识别的上拉电阻非电源端的电压值判断功能模块插槽中功能模块的类型。

更进一步，所述电压识别单元包括数目与所述功能模块类型数目相同的n个电压比较器，各个电压比较器的一个输入端连接所述上拉电阻的非电源端，另一个输入端分别连接设定的参考电压，输出端连接所述确定单元，其中：

各个参考电压与所述不同类型功能模块中下拉电阻所分电压的计算值V₀、V₁、…、V_n-1、V_n之间满足V₀<V_参1<V₁<V_参2<V₂<…<V_参n<V_n，各个电压比较器根据参考电压与上拉电阻非电源端电压的比较结果分别输出逻辑值；

所述确定单元根据所述各个电压比较器所输出逻辑值的组合，以及预先设定的逻辑值组合与功能模块类型的对应关系，判断所述功能模块的类型。

本发明实施例提供一种模块化通信设备和管理模块，通过为所要区分的不同类型的功能模块设置不同的下拉电阻，使得不同类型的功能模块中的下拉电阻在由下拉电阻和管理模块中的上拉电阻组成的串联电路中分得不同的电压，再根据下拉电阻分得的电压值来判断功能模块的类型，这样在模块仅输出一个信号的情况下即可确定插槽内功能模块的类型，减少了功能模块需要输出的信号，因此简化了功能模块结构，并便于背板布线且在功能模块类型增加时易于升级。

附图说明

图1a和图1b为现有技术中判断功能模块类型的原理示意图；

图2为本发明实施例中判断功能模块类型的原理示意图；

图3为本发明实施例中支持两个管理模块的模块化通信设备判断功能模块类型的原理示意图；

图4a和图4b为本发明实施例中较佳的管理模块电路示意图；

图5为本发明实施例中模块化通信设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种模块化通信设备和管理模块，通过为所要区分的不同类型的功能模块设置不同的下拉电阻，使得不同类型的功能模块中的下拉电阻在由下拉电阻和管理模块中的上拉电阻组成的串联电路中分得不同的电压，再根据下拉电阻分得的电压值来判断功能模块的类型，实现在模块仅输出一个信号的情况下即可确定插槽内功能模块的类型。

本发明实施例提供的判断功能模块类型的方法，需利用图2中所示的电路进行判断：

如图2所示，在功能模块上设置一个下拉电阻201，不同类型的功能模块中的下拉电阻201的阻值不同，在管理模块上设置上拉电阻202以及类型判断单元203，下拉电阻201一端接地，另一端可以通过功能模块与背板之间的第一插接件2041连接到背板，并通过背板走线以及管理模块与背板间的第二插接件2042连接到管理模块上的上拉电阻202一端，上拉电阻202另一端连接工作电源。这样，当功能模块和管理模块分别通过插接件204连接背板后，下拉电阻201和上拉电阻202形成一个串联电路，当功能模块的类型不同时，各功能模块中的下拉电阻201就在由上拉电阻202和下拉电阻201构成的串联电路中的分压值不相同，即在不同类型的功能模块中，功能模块连接管理模块的V1处的电压值不同，管理模块根据V1处的电压值即可判断插槽内功能模块的类型。

管理模块中的类型判断单元203用于识别V1处的电压值，并根据预先设置的电压值和功能模块类型的对应关系确定插槽内功能模块的类型，当插槽内没有功能模块时，V1处的电压值为工作电源电压，因此还可以根据V1处的电压值变化确定功能模块是否存在。

例如，当一个插槽内可插入两种类型的功能模块时：

首先设置两种类型功能模块中的下拉电阻201的阻值：将第一功能模块中下拉电阻的阻值设置为100欧姆，将第二功能模块中下拉电阻的阻值设置为4700欧姆，管理模块中的上拉电阻的阻值为4700欧姆，工作电源电压设置为3.3V，由下拉电阻201和上拉电阻202组成的电路中，V1处的电压有两种情况：当插入第一功能模块时，V1处的电压为：V1＝3.3V*100/(4700+100)＝0.06875V，当插入第二功能模块时，V1处的电压为：V1＝3.3V*4700/(4700+4700)＝1.65V，所以，当要判断插槽内的功能模块是这两种功能模块的哪一种时，只要类型判断单元能够区别出V1处的这两种电压，就可以根据电压和功能模块类型的对应关系进一步判断出插槽内功能模块的类型。

进行电压识别时，可以使用数字电压识别电路等装置来识别V1处的电压值，当V1处的电压值为0.06875V时，确定插槽内的功能模块为第一功能模块，当V1处的电压值为1.65V时，确定插槽内的功能模块为第二功能模块，当然，在进行电压值的判断时应该允许有一定范围的误差，即当V1处的电压值接近0.06875V时确定插槽内的功能模块为第一功能模块，当V1处的电压值接近1.65V时确定插槽内的功能模块为第二功能模块，这就要求不同类型的功能模块中，V1处的电压值相差应尽量较大，在设计时应以此为原则来设置下拉电阻。值得说明的是，本实施例中数字电压识别电路可以采用现有数字电压表的内部电路结构，此处不再赘述。

对功能模块中下拉电阻的一种较佳的设计方法为：令不同类别的功能模块中V1处的电压值分别为V₀、V₁、…、V_n-1n种，且V₀<V₁<…<V_n-1，那么使V₀接近于0，V_n-1为工作电压，V₀、V₁、…、V_n-1呈等差数列，这样，两个电压之间的差达到了最大值，所允许的误差也最大，然后再根据所得到的V₀、V₁、…、V_n-1值来确定各个功能模块中的下拉电阻。

进一步，为降低管理模块成本，简化判断方法，可以使用电压比较器来识别V1处的电压，若有类型的功能模块，它们的下拉电阻201阻值都不相同，那么V1处共有V₀、V₁、…、V_n-1n种电压值，假设V₀<V₁<…<V_n-1，那么为了能够确定V1处的电压是V₀、V₁、…、V_n-1中的哪个电压值，需要将V1处的电压与n-1个参考电压进行比较，并且这n-1个参考电压需要满足V₀<V_{参 1}<V₁<V_参2<V₂<…<V_参n-1<V_n-1才能确定V1处的电压，即当V1出的电压与各个参考电压比较后，结果为大于V_参i小于V_参i+1时，即可确定V1处的电压为V_i，再根据预先设定的比较结果和功能模块类型的对应关系确定插槽内功能模块的类型。

更进一步，为尽量避免在进行电压比较时出现误差，在设置参考电压时，应将V_参i设置为V_i-1和V_i的平均值，这样在进行电压比较时，允许的误差范围较大。

较佳的，在需要判断插槽内是否有功能模块存在时，需要多确定一种V1处的电压值，即插槽内没有功能模块插入时V1处的电压值，当没有功能模块插入时，相当于插入了一个下拉电阻阻值为无穷大的功能模块，其V1处的电压值为工作电压，设为V_n，那么则有V₀<V₁<…<V_n-1，参考电压则满足：V₀<V_参1<V₁<V_参2<V₂<…<V_参n<V_n，当确定V1处的电压大于V_参n时，即可确定插槽内没有功能模块存在，若V1处的电压小于V_参n，则根据预先设定的比较结果和功能模块类型的对应关系确定插槽内功能模块的类型。

同样，当工作电源的电压为负值时，同样可以用这样的原理进行功能模块类型的判别，只是需要将参考电压相应设置为负值。

当电压比较器的V+输入端所输入电压大于电压比较器V-输入端所输入的电压时，电压比较器输出的比较结果为逻辑1，反之，当电压比较器的V+输入端所输入电压小于电压比较器V-输入端所输入的电压时，电压比较器输出的比较结果为逻辑1，每一个参考电压都利用一个电压比较器与V1处的电压进行比较，所输出的比较结果则为一组逻辑值，使用CPLD、FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)等确定单元即可根据这组逻辑值判断其所对应的插槽内功能模块的类型。

对于每一个插槽，都有对应的一套电压比较器以及参考电压，电压比较器的数量和参考电压的值根据该插槽内可能插入的功能模块类型的数量而确定，各个插槽对应的电压比较器都将比较结果发送给确定单元，由确定单元根据预先设定的比较结果和功能模块类型的对应关系确定插槽内功能模块的类型。

在模块化系统中支持两个管理模块的情况下，如图3所示，由于两个管理模块中的上拉电阻为并联关系，因此在仅插入一个管理模块和同时插入两个管理模块两种情况下，功能模块中下拉电阻的分压是不相同的，因此在模块化系统中支持两个管理模块的情况下，每种类型的功能模块对应了V1处的两种电压，同样，可以根据V1处的电压值以及功能类型和V1处电压值的对应关系，确定插槽内功能模块的类型。

此时，同样可以采用电压比较器来识别V1处的电压，在设计时，需使得V1处的电压满足：V₀<V’₀<V₁<V’₁…<V_n-1<V’_n-1，其中，V₀、V₁、…、V_n-1为插入一个管理模块时各个类型的功能模块对应的V1处的电压，V’₀、V’₁、…、V’_n-1为插入两个管理模块时各个类型的功能模块对应的V1处的电压，这样只要设置的参考电压满足V₀<V’₀<V_参1<V₁<V’₁<V_参2<V₂<…<V’_n-1<V_{参 n}<V_n即可通过V1处的电压区分出各个功能模块的类型，当然较佳的参考电压选取的方法仍然为所要区分的两个电压的平均值：V_参i＝(V’_i-1+V_i)/2，同样，为使得插槽内插入不同类型的功能模块后，V1处的电压值相差尽量较大，可以使得电压值除V₀<V’₀<V₁<V’₁…<V_n-1<V’_n-1外，还满足V_i-V’_i-1＝V_i+1-V’_i，此时需要区分的两个电压值之间相差最大，所允许的误差也最大。

例如：对于支持两个管理模块并需区分四种模块的情况，计算如下：

先令上拉电阻为10K，工作电源为3.3V，可以先确定模块1的R4为100欧姆，设模块2、模块3、模块4的R4分别为a、b和c，V1处的电压情况如表1所示：

表1

 

V1处电压	插入一个管理模块	插入两个管理模块
			功能模块1	近似为0	近似为0
功能模块2	3.3a/(4700+a)	3.3a/(2350+a)
			功能模块3	3.3b/(4700+b)	3.3b/(2350+b)
功能模块4	3.3c/(4700+c)	3.3c/(2350+c)
			未插入功能模块	3.3v	3.3v

通过较佳的计算方法可得：

3.3b/(10+b)-3.3a/(5+a)＝3.3a/(10+a)        ①

3.3c/(10+c)-3.3b(5+b)＝3.3a/(10+a)         ②

3.3-3.3c/(5+c)＝3.3a/(10+a)                ③

求解上面3个等式，可以得到a＝1.783，b＝7.071，c＝28.04，满足a<b<c，这样，就可以得到四种功能模块上的下拉电阻阻值，即功能模块1下拉电阻阻值为100欧姆，功能模块2的下拉电阻阻值为1.783K欧姆，功能模块3的下拉电阻阻值为7.071K欧姆，功能模块4的下拉电阻阻值为28.04K欧姆。

根据上面确定的下拉电阻的值，可以得到V1处9种可能的电压为：

0.0327、0.0647、0.4993、0.8676、1.3669、1.9331、2.4324、2.8007、3.3，需要区分的四个电压区间为[0.0647，0.4993]、[0.8676，1.3669]、[1.9331，2.4324]、[2.8007，3.3]，取参考电压为区间的中点电压，即0.2820、1.1173、2.1828、3.0504。

再如：对于支持两个管理模块并需区分五种模块的情况，计算如下：

令上拉电阻为10K，工作电源为3.3V，可以先确定模块1的R4为100欧姆，设模块2、模块3、模块4、和模块5的R4分别为a、b、c和d，V1处的电压情况如表2所示：

表2

 

V1处电压	插入一个管理模块	插入两个管理模块
			功能模块1	近似为0	近似为0
功能模块2	3.3a/(4700+a)	3.3a/(2350+a)
			功能模块3	3.3b/(4700+b)	3.3b/(2350+b)
功能模块4	3.3c/(4700+c)	3.3c/(2350+c)
			功能模块5	3.3d/(4700+d)	3.3d/(2350+d)
未插入功能模块	3.3v	3.3v

通过较佳的计算方法可得：

3.3b/(10+b)-3.3a/(5+a)＝3.3a/(10+a)            ①

3.3c/(10+c)-3.3b(5+b)＝3.3a/(10+a)             ②

3.3d/(10+d)-3.3c/(5+c)＝3.3a/(10+a)            ③

3.3-3.3d/(5+d)＝3.3a/(10+a)                    ④

求解上面4个等式，可以得到a＝1.1455，b＝4.068，c＝12.291，d＝43.649，满足a<b<c<d，因而这4个解是有效的。

这样，就可以得到四种模块上的下拉电阻阻值，即模块1下拉电阻阻值为100欧姆，模块2的下拉电阻阻值为1.1455K欧姆，模块3的下拉电阻阻值为4.068K欧姆，模块4的下拉电阻阻值为12.291K欧姆，模块5的下拉电阻阻值为43.649欧姆，如果电阻阻值不是标准的，可以通过电阻并联或串联来得到所需要的电阻值。

根据上面确定的下拉电阻的值，可以得到V1处11种可能的电压为：

0.0327、0.0647、0.3392、0.6151、0.9544、1.4804、1.8196、2.3456、2.6849、2.9608、3.3，需要区分的五个电压区间为[0.0647，0.3392]、[0.6151，0.9544]、[1.4804，1.8196]、[2.3456，2.6849]、[2.9608，3.3]，取参考电压为区间的中点电压，即0.2020、0.7848、1.65、2.5153、3.1304。

下面以实例对判断功能模块的原理进行说明：

如图4a所示，假设该插槽内可以插入3种类型的功能模块，只支持一个管理模块，并需要判断该插槽内是否有功能模块存在，所以该插槽对应的电压比较器数目为3个，图4a中管理模块中的上拉电阻阻值为4700欧姆，工作电源为3.3V，利用较佳的下拉电阻阻值确定方法得出3种类型的功能模块中下拉电阻阻值分别为：第一功能模块100欧姆、第二功能模块2350欧姆、第三功能模块9400欧姆，相应的设置较佳的参考电压为：0.825V、1.65V和2.475V，并将各个参考电压分别设置在各个电压比较器的V-输入端，电压比较器输出端连接CPLD芯片的相应管脚，由于CPLD为可编程逻辑器件，所以可对管脚中输入的信号进行相应处理。

当插槽内没有功能模块时，V1处的电压为工作电压3.3V，同各个参考电压比较后，三个电压比较器输出的一组逻辑值为111，根据预先的设置，CPLD即可判断出当前插槽内没有功能模块，并将判断结果输出至CPU；

当插槽内插入第一功能模块时，100欧姆的下拉电阻分得的电压即V1处的电压，为0.06875V，同各个参考电压比较后，三个电压比较器输出的一组逻辑值为000，根据预先的设置，CPLD即可判断出当前插槽内的功能模块类型为第一功能模块，并将判断结果输出至CPU；

当插槽内插入第二功能模块时，2350欧姆的下拉电阻分得的电压即V1处的电压，为1.1V，同各个参考电压比较后，三个电压比较器输出的一组逻辑值为100，根据预先的设置，CPLD即可判断出当前插槽内的功能模块类型为第二功能模块，并将判断结果输出至CPU；

当插槽内插入第三功能模块时，9400欧姆的下拉电阻分得的电压即V1处的电压，为2.2V，同各个参考电压比较后，三个电压比较器输出的一组逻辑值为110，根据预先的设置，CPLD即可判断出当前插槽内的功能模块类型为第三功能模块，并将判断结果输出至CPU。

如图4b所示，假设该插槽内同样可以插入3种类型的功能模块，但支持两个管理模块，并需要判断该插槽内是否有功能模块存在，所以该插槽对应的电压比较器数目为3个，图4b中管理模块中的上拉电阻阻值为4700欧姆，工作电源为3.3V，利用较佳的下拉电阻阻值确定方法得出，3种类型的功能模块与下拉电阻阻值的对应关系为：第一功能模块100欧姆、第二功能模块1452.3欧姆、第三功能模块7650.2欧姆，相应的设置较佳的参考电压为：(0.13469V+0.779V)/2＝0.457V、(1.26V+2.04V)/2＝1.65V和(2.521V+3.3V)/2＝2.9105V，并将各个参考电压分别设置在各个电压比较器的V-输入端，电压比较器输出端连接CPLD芯片的相应管脚。

当插槽内没有功能模块时，V1处的电压为工作电源电压3.3V，同各个参考电压比较后，三个电压比较器输出的一组逻辑值为111，根据预先的设置，CPLD即可判断出当前插槽内没有功能模块，并将判断结果输出至CPU；

当插槽内插入第一功能模块系统时，100欧姆的下拉电阻分得的电压即V1处的电压，当系统中仅有一块管理模块时，V1处电压为0.06875V，当系统中有两块管理模块时，V1处电压为0.13469V，V1处的电压同各个参考电压比较后，三个电压比较器输出的一组逻辑值均为000，根据预先的设置，CPLD即可判断出当前插槽内的功能模块类型为第一功能模块，并将判断结果输出至CPU；

当插槽内插入第二功能模块时，1452.3欧姆的下拉电阻分得的电压即V1处的电压，当系统中仅有一块管理模块时，V1处电压为0.779V，当系统中有两块管理模块时，V1处电压为1.26V，V1处的电压同各个参考电压比较后，三个电压比较器输出的一组逻辑值为100，根据预先的设置，CPLD即可判断出当前插槽内的功能模块类型为第二功能模块，并将判断结果输出至CPU；

当插槽内插入第三功能模块时，7650.2欧姆的下拉电阻分得的电压即V1处的电压，当系统中仅有一块管理模块时，V1处电压为2.04V，当系统中有两块管理模块时，V1处电压为2.521V，V1处的电压同各个参考电压比较后，三个电压比较器输出的一组逻辑值为110，根据预先的设置，CPLD即可判断出当前插槽内的功能模块类型为第三功能模块，并将判断结果输出至CPU。

对于模块化通信设备的升级，通常只要增加新类型的功能模块即可，在现有技术中，由于每个功能模块的类型都对应一根信号，再增加新类型的功能模块时，就需要为新增的信号而修改背板走线以及插接件，十分麻烦且成本很高，而本发明实施例中在增加新类型的功能模块时，对于功能模块，只需在这种新增类型的功能模块中设置与其它类型的功能模块中阻值不同的下拉电阻即可，在管理模块中增加相应的电压比较器并设置合适的参考电压，如有需要，也可以调节其它电压比较器的参考电压，最后修改CPLD的输入信号与功能模块类型的对应关系，即可完成对模块化通信设备的升级，操作十分简便，同时也降低了成本。

例如，若原有设备中一个插槽支持n-1种功能模块，那么在判断是否有功能模块存在时，各个类型功能模块中下拉电阻所分得的电压和各个电压比较器的参考电压满足：V₀<V_参1<V₁<V_参2<V₂<…<V_参n-1<V_n-1，升级时若增加了一种功能模块的类型，可以将该类型功能模块中的下拉电阻设置的较大，使之所分得的电压较大那么只要新增的电压比较器的参考电压V_参n满足：V₀<V_{参 1}<V₁<V_参2<V₂<…<V_参n-1<V_n-1<V_参n<V_n即可，实质上，新增类型的功能模块中的下拉电阻只要与其它类型的功能模块中的下拉电阻都不相同，即可通过修改参考电压和对应关系达到判断功能模块存在和类型的目的。

本发明实施例提供一种模块化通信设备，如图5所示，包括：功能模块501、背板502和管理模块503，其中：

功能模块501上设置有下拉电阻，不同类型功能模块的下拉电阻阻值不相同，下拉电阻一端接地，非接地端通过功能模块与背板间的第一插接件2041连接背板502，在背板502上走线连接至管理模块503与背板间的第二插接件2042；

管理模块503上设置有：上拉电阻和类型判断单元，上拉电阻一端连接工作电源，另一端通过管理模块与背板之间的第二插接件2042、背板走线和功能模块与背板之间的第一插接件2041连接下拉电阻的非接地端，其中：类型判断单元连接上拉电阻的非电源端，用于根据上拉电阻非电源端的电压值判断功能模块的类型。

进一步，类型判断单元具体包括：电压识别单元和确定单元，其中：

电压识别单元，用于识别上拉电阻非电源端的电压值，可以使用数字电压识别电路实现，使用时，数字电压识别电路的输入端连接上拉电阻的非电源端，数字电压识别电路的输出端为一组代表所述上拉电阻非电源端电压值的数字信号，连接确定单元，也可以使用一组电压比较器实现，根据上文中所述的设计原理可知，当可以判断功能模块的存在和类型时，电压比较器的数目与功能模块类型数目相同，也可以将插槽内不存在功能模块时看作是一种特殊的类型，此时等效于插入下拉电阻为无穷大的功能模块。

确定单元，用于根据电压识别单元识别的上拉电阻另一端的电压值判断功能模块插槽中功能模块的类型，可以用CPLD或FPGA等可编程逻辑器件实现。

本发明实施例还提供一种模块化通信设备中的管理模块，包括：上拉电阻和类型判断单元，其中：

上拉电阻一端连接工作电源，另一端连接类型判断单元并通过管理模块和背板间的插接件连接背板；

类型判断单元用于根据上拉电阻另一端的电压值判断功能模块插槽中功能模块的类型。

本发明实施例提供一种模块化通信设备和管理模块，通过为所要区分的不同类型的功能模块设置不同的下拉电阻，使得不同类型的功能模块中的下拉电阻在由下拉电阻和管理模块中的上拉电阻组成的串联电路中分得不同的电压，再根据下拉电阻分得的电压值来判断功能模块的类型，这样在模块仅输出一根信号的情况下即可确定插槽内功能模块的类型，减少了功能模块需要输出的信号，便于背板布线且易于升级。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1、一种模块化通信设备，包括：功能模块、背板和管理模块，其特征在于：

所述功能模块包括：下拉电阻，不同类型功能模块的下拉电阻阻值不相同，所述下拉电阻一端接地，非接地端通过功能模块与背板间的第一插接件连接所述背板；

所述管理模块包括：上拉电阻和类型判断单元，所述上拉电阻一端连接工作电源，另一端通过管理模块与背板之间的第二插接件、背板走线和第一插接件连接下拉电阻非接地端，所述类型判断单元连接上拉电阻的非电源端，用于根据上拉电阻非电源端的电压值，以及下拉电阻的分压值和功能模块类型的对应关系判断所述功能模块的类型。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述类型判断单元包括：

电压识别单元，用于识别上拉电阻非电源端的电压值；

确定单元，用于根据所述电压识别单元识别的上拉电阻非电源端的电压值，以及下拉电阻的分压值和功能模块类型的对应关系判断功能模块插槽中功能模块的类型。

3、如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述电压识别单元为数字电压识别电路，所述数字电压识别电路的输入端连接所述上拉电阻的非电源端，输出端连接所述确定单元，并根据上拉电阻非电源端电压输出对应的数字信号；

所述确定单元根据所述数字电压识别电路输出的数字信号，以及预先设定的数字信号与功能模块类型的对应关系，判断所述功能模块的类型。

4、如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述电压识别单元包括数目与所述功能模块类型数目相同的n个电压比较器，各个电压比较器的一个输入端连接所述上拉电阻的非电源端，另一个输入端分别连接设定的参考电压，输出端连接所述确定单元，其中：

各个参考电压与所述不同类型功能模块中下拉电阻所分电压的计算值V₀、V₁、…、V_n-1、V_n之间满足V₀<V_参1<V₁<V_参2<V₂<…<V_参n<V_n，各个电压比较器根据参考电压与上拉电阻非电源端电压的比较结果分别输出逻辑值；

所述确定单元根据所述各个电压比较器所输出逻辑值的组合，以及预先设定的逻辑值组合与功能模块类型的对应关系，判断所述功能模块的类型。

5、如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第i个电压比较器的参考电压V_参i为：V_i-1和V_i的平均值，其中，V₀<V₁<…<V_n-1<V_n。

6、如权利要求4或5所述的设备，其特征在于，当支持并行设置两个管理模块时，所述各个参考电压与设置两个管理模块时所述不同类型功能模块中下拉电阻所分电压的计算值V’₀、V’₁、…、V’_n-1小以及仅设置一个管理模块时所述不同类型功能模块中下拉电阻所分电压的计算值V₀、V₁、…、V_n-1之间满足V₀<V₀<V_参1<V₁<V₁<V_参2<V₂<V₂<…<V_参n<V_n。

7、如权利要求2、3或4所述的设备，其特征在于，所述确定单元为可编程逻辑器件CPLD或现场可编程门阵列FPGA。

8、一种管理模块，其特征在于，包括：

上拉电阻，一端连接工作电源，另一端连接类型判断单元并通过管理模块和背板间的插接件连接背板；

类型判断单元，用于根据上拉电阻非电源端的电压值判断功能模块插槽中功能模块的类型。

9、如权利要求8所述的管理模块，其特征在于，所述类型判断单元具体包括：

电压识别单元，用于识别上拉电阻非电源端的电压值；

确定单元，用于根据所述电压识别单元识别的上拉电阻非电源端的电压值判断功能模块插槽中功能模块的类型。

10、如权利要求9所述的管理模块，其特征在于，所述电压识别单元包括数目与所述功能模块类型数目相同的n个电压比较器，各个电压比较器的一个输入端连接所述上拉电阻的非电源端，另一个输入端分别连接设定的参考电压，输出端连接所述确定单元，其中：

各个参考电压与所述不同类型功能模块中下拉电阻所分电压的计算值V₀、V₁、…、V_n-1、V_n之间满足V₀<V_参1<V₁<V_参2<V₂<…<V_参n<V_n，各个电压比较器根据参考电压与上拉电阻非电源端电压的比较结果分别输出逻辑值；

所述确定单元根据所述各个电压比较器所输出逻辑值的组合，以及预先设定的逻辑值组合与功能模块类型的对应关系，判断所述功能模块的类型。

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