CN102184154B - 一种实现设备热插拔的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实现设备热插拔的系统及方法，该系统包括电源模块、设备背板以及扩展板，其中，电源模块向设备背板提供不同的多个电源线组；设备背板通过连接器向扩展板传输多个电源线组；此外，扩展板根据连接器传输的多个电源线组设置相应的热插拔模块。本发明在充分考虑到扩展板与设备背板之间的热插拔功能和应用的基础上针对多种电压设置相应的热插拔电路，在大大降低设备板卡之间热插拔保护电路成本的前提下，使得设备功能更完备，从而提升设备的性价比。
Description
技术领域
本发明涉及设备的热插拔电路的设计，尤其涉及实现设备热插拔的系统及方法。
背景技术
目前客户对于存储产品的需求也已经越来越多样化，提出了性能高、扩展性强且具有易用性的产品。例如，简单磁盘捆绑(JBOD，Just Bundle OfDisks，也称磁盘簇)是存储领域中一类重要的存储设备，通过在逻辑上把几个物理磁盘串联在一起，提供出一个容量较大的逻辑磁盘。JBOD存储设备具有非常强的扩展性，同时在存取性能上也不逊色。
目前，在设计JBOD这类产品时都需要考虑到产品必须具有高扩展性及高可靠性。为了满足这样的需求，通常要求产品设备的扩展板具有热备和热插拔的功能，以便在其出现故障的时候可以实现数据的恢复及故障设备的及时更换。其中，热备功能类似于硬盘Raid1(数据的镜像冗余)的功能；热插拔功能则类似于硬盘的热插拔，利用该热插拔功能可在扩展板出现故障的时候被替换为功能正常的扩展板。
通常，JBOD类存储设备包括扩展板、硬盘背板以及供电电路模块。如果不对扩展板进行热插拔电路设计，会在扩展板进行热插拔操作的瞬间产生大电流而烧坏扩展板或磁盘背板板卡，这样的电路是极为缺乏竞争力的。因此，需要对JBOD这类存储设备的扩展板进行热插拔电路设计。
扩展板需要从硬盘背板输入供电电路提供的两个电压，一个是为主控模块(主芯片)提供的电源电压，另一个是作为控制信号、时序信号的上拉电源电压。一般设计人员在进行热插拔相关设计时，会对每一电压都采用专用芯片实施，这种方式没有考虑供电的负载电路的实际用途，也没有充分发挥热插拔电路所保护的电路的功能，且没有什么价格优势；因此这种方式不是一个高性价比的设计方案。
基于针对以上问题的分析认证，可以看出，当前许多设备，尤其是磁盘阵列这类需要高数据可靠性的设备，需要为其设备板卡之间提供一种能够针对各种供电电压实施合适的热插拔保护的方案，旨在提高设备的性价比的前提下提升设备的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实现设备热插拔的系统及方法，能够降低热插拔保护电路实施的成本。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现设备热插拔的系统，包括电源模块、设备背板以及扩展板，其中，电源模块向设备背板提供不同的多个电源线组；设备背板通过连接器向扩展板传输多个电源线组；此外，
扩展板，用于根据连接器传输的多个电源线组设置相应的热插拔模块。
进一步地，
设备背板还通过连接器的一个或多个线端向扩展板传输控制相应的热插拔模块的控制信号。
进一步地，扩展板为简单磁盘捆绑JBOD扩展板，设备背板为硬盘背板，
该硬盘背板通过连接器向该JBOD扩展板传输两个电源线组，包括：为JBOD扩展板的主控模块传输电源电压及其电流的第一电源线组，为JBOD扩展板的主控模块的控制信号和时序信号传输上拉电源电压及其电流的第二电源线组；
该JBOD扩展板根据连接器传输的第一电源线组设置第一热插拔模块，根据连接器传输的第二电源线组设置第二热插拔模块。
进一步地，
第一热插拔模块包括第一热插拔控制单元，通过该第一热插拔控制单元控制电流侦测单元、过流保护单元、欠压保护单元、设置输出电流单元、设置软启时间单元、设置电压传输单元以及设置上电单元中的一个或多个单元工作；该第一热插拔模块采用专用芯片实现；
第二热插拔模块包括设置电压传输单元，采用开关管或由多个晶体管组成的开关实现。
进一步地，
从连接器中定义一个线端作为控制信号线端，该控制信号线端在硬盘背板一侧被直接接地，当JBOD扩展板热插拔时通过连接器传输在JBOD扩展板一侧的控制信号变为高，该变高的控制信号同时作为允许第一热插拔模块及第二热插拔模块工作的控制信号；或者，该控制信号线端在硬盘背板一侧通过一电阻接上拉电源，当JBOD扩展板热插拔时通过连接器传输在JBOD扩展板一侧的控制信号变为低，该变低的控制信号同时作为允许第一热插拔模块及第二热插拔模块工作的控制信号。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现设备热插拔的方法，涉及通过连接器连接的设备背板以及扩展板，该方法包括：
根据设备背板向扩展板传输的电源电压种类及其电流大小设置相应的热插拔电路。
按照权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
将连接器中的一个或多个线端确定为扩展板相应的热插拔电路的控制信号端。
进一步地，扩展板为简单磁盘捆绑JBOD扩展板，设备背板为硬盘背板；根据设备背板向扩展板传输的电源电压种类及其电流电流大小设置相应的热插拔电路，具体包括：
硬盘背板通过连接器向该JBOD扩展板传输两个电源线组，包括：为JBOD扩展板的主控模块传输电源电压及其电流的第一电源线组，为JBOD扩展板的主控模块的控制信号和时序信号传输上拉电源电压及其电流的第二电源线组；
根据连接器传输的第一电源线组在JBOD扩展板上设置第一热插拔模块，根据连接器传输的第二电源线组在所述JBOD扩展板上设置第二热插拔模块。
进一步地，
第一热插拔模块包括第一热插拔控制单元，通过该第一热插拔控制单元控制电流侦测单元、过流保护单元、欠压保护单元、设置输出电流单元、设置软启时间单元、设置电压传输单元以及设置上电单元中的一个或多个单元工作；该第一热插拔模块采用专用芯片实现；
第二热插拔模块包括设置电压传输单元，采用开关管或由多个晶体管组成的开关实现。
进一步地，将连接器中的一个或多个线端确定为扩展板相应的热插拔电路的控制信号端，具体包括：
从连接器中定义一个线端作为控制信号线端；
该控制信号线端在硬盘背板一侧被直接接地，当JBOD扩展板热插拔时通过连接器传输在JBOD扩展板一侧的控制信号变为高，该变高的控制信号同时作为允许第一热插拔模块及第二热插拔模块工作的控制信号；
或者，该控制信号线端在硬盘背板一侧通过一电阻接上拉电源，当JBOD扩展板热插拔时通过连接器传输在所述JBOD扩展板一侧的控制信号变为低，该变低的控制信号同时作为允许第一热插拔模块及第二热插拔模块工作的控制信号。
本发明在充分考虑到扩展板与设备背板之间的热插拔功能和应用的基础上针对多种电压设置相应的热插拔电路，在大大降低设备板卡之间热插拔保护电路成本的前提下，使得设备功能更完备，从而提升设备的性价比。
附图说明
图1为本发明的实现设备热插拔的系统实施例的结构示意图；
图2是依图1所示的系统实施例扩展板设置的热插拔模块1的电路结构示意图；
图3是依图1所示的系统实施例为扩展板设置的热插拔模块2的电路结构示意图；
图4为依图1所示的系统实施例为热插拔模块1、2设置的控制端信号示意图；
图5为本发明的实现设备热插拔的方法实施例的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和优选实施例对本发明的技术方案进行详细地阐述。以下例举的实施例仅用于说明和解释本发明，而不构成对本发明技术方案的限制。
如图1所示，是本发明的实现设备热插拔的系统实施例的结构，包括电源模块、设备背板以及扩展板，其中：
电源模块，用于向设备背板提供不同的电源线组(1～n)；
设备背板，用于通过连接器向扩展板传输不同的电源线组(1～m)和数据线组；
扩展板，用于根据连接器传输的不同的电源线组设置相应的热插拔模块(1～m)，其中m≤n。
设备背板还通过连接器的一个或多个线端向扩展板传输控制相应的热插拔模块的控制信号。
假设其中的设备背板是硬盘背板，扩展板为JBOD扩展板，该硬盘背板通过连接器向JBOD扩展板传输2个电源线组，包括：
12V，10A
5V SB(StandBy)，100mA
其中，12V作为JBOD扩展板上主控模块(即主芯片，图1中未示出)的电源电压，其电流需求较高，为10A；而5V SB仅作为主控模块一些控制信号以及时序信号的上拉电源，其电流需求较低，仅为100mA。图2、图3是依图1所示的系统实施例扩展板分别为电源线组1、2设置的热插拔模块1、2的电路结构。
为12V电源电压设置图1中所示的热插拔模块1的电路结构如图2所示，包括热插拔控制单元1、电流侦测单元、过流保护单元、欠压保护单元、设置输出电流单元、设置软启时间单元、设置电压传输单元以及设置上电单元。由于该热插拔模块的功能要求丰富，需要控制多个单元工作，故从性价比上来看，最优的方法是采用专用芯片来实现。
为5V SB电源电压设置图1所示的热插拔模块2的电路结构如图3所示，包括设置电压传输单元。由于该热插拔电路功能要求简单，只需控制一个设置电压传输单元，故该热插拔电路可以采用一个开关管实现，譬如通过P沟道金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)实现，当然，该插拔控制单元2也可以通过由多个晶体管组成的开关实现。
从JBOD扩展板和硬盘背板的连接器中定义一个线端(pin)作为控制信号，如图4所示，譬如命名为MATE_N，连接器的这一线端在硬盘背板一侧被直接接地，用此作为表示硬盘背板和扩展板是否连接好的控制信号端，如果二者连接好，则通过连接器传输在扩展板一侧此信号为低；如果扩展板热插拔，则通过连接器传输在扩展板一侧的此信号变为高，该变高的信号作为Enable热插拔模块1工作的控制信号C1，同时也作为Enable热插拔模块2工作的控制信号C2，分别如图2、图3中所示。
本发明针对上述系统实施例，相应地提供了实现设备热插拔的方法实施例，其流程如图5所示，包括如下步骤：
110：根据扩展板电源电压种类及其电流电流大小确定相应的热插拔电路；
譬如根据JBOD扩展板12V电源电压和5V SB电源电压相应地确定热插拔模块1电路、热插拔模块2电路，其结构分别如图2、3所示。其中：
热插拔模块1电路包括热插拔控制单元1、电流侦测单元、过流保护单元、欠压保护单元、设置输出电流单元、设置软启时间单元、设置电压传输单元以及设置上电单元。由于该热插拔模块的功能要求丰富，需要控制多个单元工作，故从性价比上来看，最优的方法是采用专用芯片来实现。
热插拔模块2电路包括设置电压传输单元。由于该热插拔电路功能要求简单，只需控制一个设置电压传输单元，故可以采用一个开关管实现，譬如通过P沟道金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)实现，也可以通过由多个晶体管组成的开关实现。
120：从扩展板与设备背板的连接器中确定扩展板热插拔电路的控制信号端。
从JBOD扩展板和硬盘背板的连接器中定义一个线端(pin)作为控制信号，该线端在硬盘背板一侧被直接接地，在扩展板热插拔时，通过连接器传输在扩展板一侧的此信号变为高，该变高的信号作为Enable热插拔模块1工作的控制信号，同时也作为Enable热插拔模块2工作的控制信号。
当然，也可以将上述线端在硬盘背板一侧通过一上拉电阻接+5V电源，在扩展板热插拔时，通过连接器传输在扩展板一侧的此信号变为低，该变低的信号作为Enable热插拔模块1工作的控制信号，同时也作为Enable热插拔模块2工作的控制信号。
从以上实施例可以看出，本发明的实现设备热插拔的系统及方法在充分考虑功能和应用的基础上针对多种电压设置相应的热插拔电路，以做到成本有优势及功能完备这样的特点。
以上说明仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权力要求书的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种实现设备热插拔的系统，包括电源模块、设备背板以及扩展板，其中，电源模块向设备背板提供不同的多个电源线组；设备背板通过连接器向扩展板传输多个电源线组；其特征在于，
扩展板，用于根据所述连接器传输的多个电源线组设置相应的热插拔模块；
所述设备背板还通过所述连接器的一个或多个线端向所述扩展板传输控制相应的热插拔模块的控制信号；
所述扩展板为简单磁盘捆绑JBOD扩展板，所述设备背板为硬盘背板；该硬盘背板通过所述连接器向该JBOD扩展板传输两个电源线组，包括：为所述JBOD扩展板的主控模块传输电源电压及其电流的第一电源线组，为所述JBOD扩展板的主控模块的控制信号和时序信号传输上拉电源电压及其电流的第二电源线组；该JBOD扩展板根据所述连接器传输的第一电源线组设置第一热插拔模块，根据所述连接器传输的第二电源线组设置第二热插拔模块；
第一热插拔模块包括第一热插拔控制单元，通过该第一热插拔控制单元控制电流侦测单元、过流保护单元、欠压保护单元、设置输出电流单元、设置软启时间单元、设置电压传输单元以及设置上电单元中的一个或多个单元工作；该第一热插拔模块采用专用芯片实现；
第二热插拔模块包括设置电压传输单元，采用开关管或由多个晶体管组成的开关实现。
2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，
从所述连接器中定义一个线端作为控制信号线端，该控制信号线端在所述硬盘背板一侧被直接接地，当所述JBOD扩展板热插拔时通过所述连接器传输在所述JBOD扩展板一侧的所述控制信号变为高，该变高的控制信号同时作为允许第一热插拔模块及第二热插拔模块工作的控制信号；或者，该控制信号线端在所述硬盘背板一侧通过一电阻接所述上拉电源，当所述JBOD扩展板热插拔时通过所述连接器传输在所述JBOD扩展板一侧的所述控制信号变为低，该变低的控制信号同时作为允许第一热插拔模块及第二热插拔模块工作的控制信号。
3.一种实现设备热插拔的方法，涉及通过连接器连接的设备背板以及扩展板，该方法包括：
根据所述设备背板向所述扩展板传输的电源电压种类及其电流大小设置相应的热插拔电路；将所述连接器中的一个或多个线端确定为所述扩展板相应的热插拔电路的控制信号端；
其中，所述扩展板为简单磁盘捆绑JBOD扩展板，所述设备背板为硬盘背板；根据所述设备背板向所述扩展板传输的电源电压种类及其电流电流大小设置相应的热插拔电路，具体包括：
所述硬盘背板通过所述连接器向该JBOD扩展板传输两个电源线组，包括：为所述JBOD扩展板的主控模块传输电源电压及其电流的第一电源线组，为所述JBOD扩展板的主控模块的控制信号和时序信号传输上拉电源电压及其电流的第二电源线组；
根据所述连接器传输的第一电源线组在所述JBOD扩展板上设置第一热插拔模块，根据所述连接器传输的第二电源线组在所述JBOD扩展板上设置第二热插拔模块；
第一热插拔模块包括第一热插拔控制单元，通过该第一热插拔控制单元控制电流侦测单元、过流保护单元、欠压保护单元、设置输出电流单元、设置软启时间单元、设置电压传输单元以及设置上电单元中的一个或多个单元工作；该第一热插拔模块采用专用芯片实现；
第二热插拔模块包括设置电压传输单元，采用开关管或由多个晶体管组成的开关实现。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述连接器中的一个或多个线端确定为所述扩展板相应的热插拔电路的控制信号端，具体包括：
从所述连接器中定义一个线端作为控制信号线端；
该控制信号线端在所述硬盘背板一侧被直接接地，当所述JBOD扩展板热插拔时通过所述连接器传输在所述JBOD扩展板一侧的所述控制信号变为高，该变高的控制信号同时作为允许第一热插拔模块及第二热插拔模块工作的控制信号；
或者，该控制信号线端在所述硬盘背板一侧通过一电阻接所述上拉电源，当所述JBOD扩展板热插拔时通过所述连接器传输在所述JBOD扩展板一侧的所述控制信号变为低，该变低的控制信号同时作为允许第一热插拔模块及第二热插拔模块工作的控制信号。
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