CN101896048B - 单板插拔的保护方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单板插拔的保护方法和装置，涉及通信领域；为解决现有技术中无法实现热插拔单板的问题而发明。所述方法，包括：在单板的连接状态发生变化至连接状态稳定过程中，控制所述单板对应的数据通道的使用状态为关闭；采用充电电源为所述数据通道中与该单板连接的目标侧充电至该单板变化后的连接状态稳定；其中所述充电电源的电压大于或等于所述单板内寄生电容的门限电压，且小于所述数据通道的工作电压。本发明提供的技术方案可应用于单板维护。

Description

单板插拔的保护方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种单板插拔的保护方法和装置。

背景技术

随着网络规模及应用的高速发展，互联网技术已经普遍地应用到我们的日常生活中。网络的使用给我们的生活带来了便利，网络设施的安装需求也越来越多，如居民小区、商务楼、宾馆、大学校园网和企业网的用户侧接入和安装等需求量日益增长，交换机的出现，为用户提供了高速、高效、高性价比的接入方案。但是基于成本和实际安装条件的限制，每个小型网络接入设备的数量不可能无限制，端口类型也是固定的，难以满足如今IT产业迅速发展的需要。如果能够在不影响现有网络的基础上适当增加端口资源，既能保持网络的畅通，又可以节约成本、减小设施空间、节约能源消耗。因此，交换机接口资源的灵活性对于节省能源和降低成本都有着很大的帮助。

如今用户的网口已经达到千兆，有的甚至是光线到桌面。传统的以太网交换机已不能满足要求。如何能够灵活的改变交换机端口数量和类型，又不影响当前业务的运转，成了亟待解决的问题，单板的热插拔保护正是解决此问题的关键。

LVTTL(Low Voltage Transistor-Transistor Logic)采用晶体管作为开关元件，管内参与导电的有电子和空穴两种极性的载流子，是目前双极型数字集成电路中用得最多的一种。它具有比较快的开关速度、比较强的抗干扰能力以及足够大的输出幅度，并且带负载能力也比较强，所以在交换机上得到了最为广泛的应用。

在采用LVTTL方式管理交换机业务单板时，当用户需要在交换机业务单板上组合端口数量以及改变端口类型时，需要中断主系统的运行，影响交换机业务单板。

发明内容

本发明提供一种插拔单板的保护方法和装置，解决现有技术中无法实现热插拔单板的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种单板插拔的保护装置，包括导通控制模块和预充电模块，其中：

所述导通控制模块，用于在单板的连接状态发生变化至连接状态稳定过程中，控制所述单板对应的数据通道的使用状态为关闭；

所述预充电模块，用于采用充电电源为所述数据通道中与该单板连接的目标侧充电至该单板变化后的连接状态稳定；

其中所述充电电源的电压大于或等于所述单板内寄生电容的门限电压，且小于所述数据通道的工作电压。

进一步，所述装置还具有如下特点：

所述导通控制模块通过第一三极管与所述数据通道的两侧相连，其中该第一三极管的基极与该导通控制模块相连，该第一三极管的发射极和集电极与该数据通道的两侧相连，所述导通控制模块用于通过控制所述第一三极管的导通状态来控制所述数据通道的使用状态。

进一步，所述装置还具有如下特点：

所述预充电模块具体用于通过第二三极管与所述目标侧和所述充电电源相连，其中该第二三极管的基极与该预充电模块相连，该第二三极管的发射极和集电极与该目标侧和充电电源相连，所述导通控制模块用于通过控制所述第二三极管的导通状态来控制所述充电电源是否为所述目标侧充电。

进一步，所述装置还具有如下特点：

所述第一三极管和第二三极管的结构互异且所述两个三极管的基级相连时，所述导通控制模块或所述预充电模块用于在调整本地对应的三极管导通状态后，通过相连的基极三极管修改另一个三极管的导通状态。

进一步，所述装置还具有如下特点：

所述导通控制模块与单板连接器上的短针相连，用于通过检测所述短针的连接状态确定该单板连接器上是否有单板插入；或者，与所述预充电模块相连，用于从所述预充电模块获取该单板连接器上是否有单板拔出，其中所述预充电模块与所述单板的连接器上的长针相连，用于检测所述长针的连接状态确定该单板连接器上是否有单板拔出。

一种单板插拔的保护方法，包括：

在单板的连接状态发生变化至连接状态稳定过程中，控制所述单板对应的数据通道的使用状态为关闭；

采用充电电源为所述数据通道中与该单板连接的目标侧充电至该单板变化后的连接状态稳定；

其中所述充电电源的电压大于或等于所述单板内寄生电容的门限电压，且小于所述数据通道的工作电压。

进一步，所述方法还具有如下特点：

所述数据通道的使用状态是通过与所述数据通道的两侧相连的第一三极管的导通状态来调整的。

进一步，所述方法还具有如下特点：

所述充电电源是否为所述目标侧充电是通过与该目标侧和充电电源相连的第二三极管的导通状态来控制。

进一步，所述方法还具有如下特点：

所述第一三极管和第二三极管的结构互异且所述两个三极管的基级相连时，在所述第一三极管和第二三极管其中一个的导通状态发送变化后，通过相连的基极更改另一个三极管调整的导通状态。

进一步，所述方法还具有如下特点：所述单板的连接状态是通过如下任一方式检测的：

通过检测单板连接器上短针的连接状态确定该单板连接器上是否有单板插入；

通过检测单板连接器上长针的连接状态确定该单板连接器上是否有单板拔出。

本发明提供的技术方案，通过控制数据通道的使用状态，实现了在单板插入运行系统的瞬间，数据信号暂时关断，再通过预充电功能，预充电电压大于等于寄生电容的门限电压，达到减小单板在导通后两端的电压差的目的，克服导通后瞬间电流过大的问题，有效防止插入时瞬间电流过大烧毁器件，保护单板的元器件，从而实现热插拔，达到保护运行系统中发生插拔操作的单板的目的。

附图说明

图1为本发明提供的单板插拔的保护装置的结构示意图；

图2为本发明提供的单板插拔的保护装置应用实例的结构示意图；

图3为本发明提供的单板插入的保护方法应用实例的流程示意图；

图4为本发明提供的单板拔出的保护方法应用实例的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

图1为本发明提供的单板插拔的保护装置的结构示意图。图1所示装置主要包括导通控制模块101和预充电模块102，其中：

所述导通控制模块101，用于在单板的连接状态发生变化至连接状态稳定过程中，控制所述单板对应的数据通道的使用状态为关闭；

所述预充电模块102，用于采用充电电源为所述数据通道中与该单板连接的目标侧充电至该单板变化后的连接状态稳定；

其中所述充电电源的电压大于或等于所述单板内寄生电容的门限电压，且小于所述数据通道的工作电压。

需要说明的是，在实际应用中，控制该数据通道的使用状态为关闭以及为目标侧充电的这两个动作的开始时间没有明显的先后顺序。

其中所述导通控制模块101通过第一三极管与所述数据通道的两侧相连，其中该导通控制模块101与该第一三极管的基极相连，该数据通道的两侧通过该第一三极管的发射极和集电极相连，所述导通控制模块101具体用于通过控制所述第一三极管的导通状态来控制所述数据通道的使用状态。其中三极管的结构可以为PNP结构或NPN结构。

其中所述预充电模块102具体用于通过第二三极管与所述目标侧和所述充电电源相连，其中该预充电模块102与该第二三极管的基极相连，该目标侧和充电电源通过该第二三极管的发射极和集电极相连，所述导通控制模块101具体用于通过控制所述第二三极管的导通状态来控制所述充电电源是否为所述目标侧充电。其中三极管的结构可以为PNP结构或NPN结构。

其中所述第一三极管和第二三极管的结构互异且所述两个三极管的基级相连时，所述导通控制模块101或所述预充电模块102用于在调整本地对应的三极管导通状态后，通过相连的基极三极管修改另一个三极管的导通状态，即第一三极管为PNP结构，第二三极管为NPN结构。

需要说明的是，本实施例提供了导通控制模块和预充电模块采用三极管实现的方式，但不限于此，也可以通过其他开关管理方式来实现上述控制，此处不再赘述。

其中所述导通控制模块101与单板连接器上的短针相连，用于通过检测所述短针的连接状态确定该单板连接器上是否有单板插入；或者，与所述预充电模块102相连，用于从所述预充电模块102获取该单板连接器上是否有单板拔出，其中所述预充电模块102与所述单板的连接器上的长针相连，用于检测所述长针的连接状态确定该单板连接器上是否有单板拔出。

下面对本发明提供的技术方案作进一步描述：

图2为本发明提供的单板插拔的保护装置应用实例的结构示意图。图2所示装置中，通道AB是数据通路，根据业务需要会有多条通路，这些通路的开关是同步控制的。每条通路的AB之间通过一个PMOS管相连，该PMOS管的导通与否由逻辑程序输出的开关信号来决定，该开关信号通过电阻上拉，默认情况是不导通的，防止干扰传入板内。在数据通路的B侧，通过一个NMOS管和预充电信号相连，该NMOS管的导通与否也是由逻辑程序输出的开关信号来决定，预充电的电压低于数据的工作电压，但是大于或等于板上寄生电容的门限电压。由于两种晶体管的开关特性，在用同一个开关信号控制时，实现了对数据通路的导通和预充电的二选一切换。保证在单板刚插入数据没有导通前预充电，减小两边的电压差，数据导通后即关断预充电避免影响信号。

以在数据通道B侧进行热插拔单板为例进行说明，在需要热插拔的单板上，将通道的B侧连接至单板的连接器，并且为了保证数据安全应该将数据路连至连接器上相对短的针上，使得在插入单板时后接触，拔出单板时先断开。本设计中的预充电信号连接至连接器上相对长的针上，并且预充电电压是由主系统供应的，电压应大于或等于单板上寄生电容的门限电压，使其达到工作状态。

首先介绍插入单板的方法，当把单板插入到正在运行中的系统中时，较长针的预充电信号先接触，对数据通路的B侧进行预充电，此时AB间通路是关断的，预充电不会使单板对信号造成误判。预充电主要是对板上的电容充电，避免数据接通后对电容充电造成瞬间电流过大，同时也避免了单板插入时两端电压差过大而造成的冲击。此过程中业务单板也在进行上电的步骤，业务单板所需的主电源从背板提供，到单板后经过各个电源转换模块变成所需的电压。当单板完全插到位后，逻辑程序对单板上电情况和在位情况进行判断，首先判断单板上各电压是否上电完成，如果完成再判断单板在位情况，单板在位情况需要经过一定的延时以保证单板插入稳定。当以上两个条件都满足后，逻辑程序对通道开关信号输出低电位，启动数据通路AB导通，同时关断预充电信号，完成了安全的带电插入单板。

介绍拔出单板的方法，当单板拔出时，板在位信号先断开，逻辑程序检测到单板不在位后，立即将开关控制信号拉高，关断数据通路AB，B侧的预充电信号导通，使单板安全离开带电的系统。

本发明提供的装置采用了导通控制信号开关，通过控制数据通道的使用状态，实现了在单板插入运行系统的瞬间，数据信号暂时关断，再通过预充电功能，预充电电压大于等于寄生电容的门限电压，达到减小单板在导通后两端的电压差的目的，克服导通后瞬间电流过大的问题，有效防止插入时瞬间电流过大烧毁器件，保护单板的元器件，从而实现热插拔，达到保护运行系统中发生插拔操作的单板的目的；采用第一三极管和第二三极管的结构互异，且所述两个三极管的基级相连，使预充电功能和数据通路的控制信号是相反的，达到由一个导通信号控制的目的，实现简单。

本发明实施例提供的单板插拔的保护方法流程示意图。结合图1和图2所示的装置，图3所示方法包括如下步骤：

在单板的连接状态发生变化至连接状态稳定过程中，控制所述单板对应的数据通道的使用状态为关闭；

采用充电电源为所述数据通道中与该单板连接的目标侧充电至该单板变化后的连接状态稳定；

需要说明的是，在实际应用中，控制该数据通道的使用状态为关闭以及为目标侧充电的这两个动作的开始时间没有明显的先后顺序。

其中所述充电电源的电压大于或等于所述单板内寄生电容的门限电压，且小于所述数据通道的工作电压。

其中所述数据通道的使用状态是通过与所述数据通道的两侧相连的第一三极管的导通状态来调整的。

其中所述充电电源是否为所述目标侧充电是通过与该目标侧和充电电源相连的第二三极管的导通状态来控制。

其中所述第一三极管和第二三极管的结构互异且所述两个三极管的基级相连时，在所述第一三极管和第二三极管其中一个的导通状态发送变化后，通过相连的基极更改另一个三极管调整的导通状态。

其中所述单板的连接状态是通过如下任一方式检测的：

通过检测单板连接器上短针的连接状态确定该单板连接器上是否有单板插入；

通过检测单板连接器上长针的连接状态确定该单板连接器上是否有单板拔出。

下面以应用实例进行说明：

图3为本发明提供的单板插入的保护方法应用实例的流程示意图。图4所示方法包括：

步骤301、在运行的系统中插入业务单板，预充电信号通过连接器的长针检测到有单板插入，对数据通道中检测到有单板连接的一侧充电，使数据引脚与带电背板安全连接，使得板上的在位信号指示有单板需要连接。

步骤302、检测到板在位信号发生变化，立刻上报中断给中央控制器，停止与该槽位进行数据传输的数据通道。

步骤303、检测单板的上电情况，如果上电未完成或者电压不稳，将维持预充电状态，数据通路始终关闭；

步骤304、如果上电完成，对单板的在位情况进行判断，判断依据是两个在位信号同时有效且稳定。如果单板插入不到位，逻辑程序依然保持数据通道的关断状态。

步骤305、板在位信号稳定后，逻辑程序打开通道开关，同时关断预充电网络，停止给中央处理器的中断，重新开启该数据通道。

在步骤305后，主系统开始对业务板进行初始化配置，完成后用户就可以在原系统上享有更多的、不同类型的端口。

图4为本发明提供的单板拔出的保护方法应用实例的流程示意图。图5所示方法包括：

步骤401、由于板在位信号处于连接器的最短针上，系统首先检测到单板被拔出，上报中断给中央处理器，关闭与该槽位进行数据传输的数据通道。

步骤402、在关闭数据通道后，同时为数据通道中与单板相连的一次充电。

步骤403、单板在预充电保护下脱离系统后，停止充电。

在步骤403中、可选的，重新开启该数据通道。

本发明提供的方法，采用了导通控制信号开关，通过控制数据通道的使用状态，实现了在单板插入运行系统的瞬间，数据信号暂时关断，再通过预充电功能，预充电电压大于等于寄生电容的门限电压，达到减小单板在导通后两端的电压差的目的，克服导通后瞬间电流过大的问题，有效防止插入时瞬间电流过大烧毁器件，保护单板的元器件，从而实现热插拔，达到保护运行系统中发生插拔操作的单板的目的；采用第一三极管和第二三极管的结构互异，且所述两个三极管的基级相连，使预充电功能和数据通路的控制信号是相反的，达到由一个导通信号控制的目的，实现简单。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的全部或部分步骤可以使用计算机程序流程来实现，所述计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在相应的硬件平台上(如系统、设备、装置、器件等)执行，在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用集成电路来实现，这些步骤可以被分别制作成一个个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元可以采用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，也可以分布在多个计算装置所组成的网络上。

上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的计算机可读取存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种单板插拔的保护装置，其特征在于，包括导通控制模块和预充电模块，其中：

所述导通控制模块，用于在单板的连接状态发生变化至连接状态稳定过程中，控制所述单板对应的数据通道的使用状态为关闭；

所述预充电模块，用于采用充电电源为所述数据通道中与该单板连接的目标侧充电至该单板变化后的连接状态稳定；

其中所述充电电源的电压大于或等于所述单板内寄生电容的门限电压，且小于所述数据通道的工作电压；

所述导通控制模块通过第一三极管与所述数据通道的两侧相连，其中该第一三极管的基极与该导通控制模块相连，该第一三极管的发射极和集电极与该数据通道的两侧相连，所述导通控制模块用于通过控制所述第一三极管的导通状态来控制所述数据通道的使用状态；

所述预充电模块具体用于通过第二三极管与所述目标侧和所述充电电源相连，其中该第二三极管的基极与该预充电模块相连，该第二三极管的发射极和集电极与该目标侧和充电电源相连，所述导通控制模块用于通过控制所述第二三极管的导通状态来控制所述充电电源是否为所述目标侧充电；

所述第一三极管和第二三极管的结构互异且所述两个三极管的基极相连时，所述导通控制模块或所述预充电模块用于在调整本地对应的三极管导通状态后，通过相连的基极修改另一个三极管的导通状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导通控制模块与单板连接器上的短针相连，用于通过检测所述短针的连接状态确定该单板连接器上是否有单板插入；或者，与所述预充电模块相连，用于从所述预充电模块获取该单板连接器上是否有单板拔出，其中所述预充电模块与所述单板连接器上的长针相连，用于检测所述长针的连接状态确定该单板连接器上是否有单板拔出。

3.一种单板插拔的保护方法，其特征在于，包括：

在单板的连接状态发生变化至连接状态稳定过程中，控制所述单板对应的数据通道的使用状态为关闭；

采用充电电源为所述数据通道中与该单板连接的目标侧充电至该单板变化后的连接状态稳定；

其中所述充电电源的电压大于或等于所述单板内寄生电容的门限电压，且小于所述数据通道的工作电压；

所述数据通道的使用状态是通过与所述数据通道的两侧相连的第一三极管的导通状态来调整的；

所述充电电源是否为所述目标侧充电是通过与该目标侧和充电电源相连的第二三极管的导通状态来控制；

所述第一三极管和第二三极管的结构互异且所述两个三极管的基极相连时，在所述第一三极管和第二三极管其中一个的导通状态发送变化后，通过相连的基极更改另一个三极管调整的导通状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述单板的连接状态是通过如下任一方式检测的：

通过检测单板连接器上短针的连接状态确定该单板连接器上是否有单板插入；

通过检测单板连接器上长针的连接状态确定该单板连接器上是否有单板拔出。