CN102325081A - 热插拔隔离方法、装置及主控板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热插拔隔离方法、装置及主控板，热插拔隔离装置包括CPLD、信号处理器件和至少一个隔离开关器件，所述信号处理器件通过各隔离开关器件与所述热插拔隔离装置上连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连，其中：CPLD，用于检测不支持热插拔操作的线卡所传输的识别信号的状态，若检测到所述识别信号的状态由低电平转为高电平，或者由高电平转为低电平，则确认该线卡进行了热插拔操作，CPLD控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，以断开所述热插拔隔离装置与所述线卡之间的通信。采用本发明技术方案，解决了现有技术中错误的对不支持热插拔操作的线卡执行了热插拔操作时，导致与该线卡相连的主控板损坏的问题。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种热插拔隔离方法、装置及主控板。
背景技术
热插拔也可以称为带电插拔，即在不切断电源的情况下，从一个硬件设备上拔出或插入另一个硬件设备。
在交换机和路由器中，有很多线卡支持热插拔操作，在主控板正常上电时，支持热插拔操作的线卡可以从主控板上拔出或插入，从而方便软件开发人员、测试人员或者用户的使用。
但是在现在的交换机和路由器中，依然有很多线卡不支持热插拔操作，如果软件开发人员、测试人员或者用户错误的对不支持热插拔操作的线卡执行了热插拔操作，则可能会导致与该线卡相连的主控板损坏。
例如，路由器中的大部分线卡都支持热插拔操作，但还是存在不支持热插拔操作的线卡，假设A线卡(型号为A的线卡)不支持热插拔操作，如果软件开发人员、测试人员或用户错误的对A线卡执行热插拔操作，则可能会导致与该线卡相连的主控板损坏，具体原因如下：
A线卡本身不支持热插拔操作，在设计A线卡之初就没有考虑热插拔电路，如缓启动上电电路、信号隔离电路等。如图1所示，为现有技术中A线卡与主控板之间的信号传输电路图，A线卡与主控板之间传输的信号包含12V的电源信号、多向控制总线的信号数据线(SDA，Signal Data Line)信号、地面(GND，Ground)信号、管理数据接口(MDI，Management Data Interface)信号、通用的异步接收/发送(UART，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)信号、串行外围设备接口(SPI，Serial Peripheral Interface)信号、多向控制总线的信号时钟线(SCL，Signal Clock Line)信号，其中，A线卡通过各管脚插入到主控板之后，SDA信号、MDI信号、UART信号、SPI信号、SCL信号直接传输到信号处理器件，A线卡的各管脚中，与主控板相连的管脚包含长针型管脚和短针型管脚，传输SDA信号的管脚、传输GND信号的管脚以及传输电源信号的管脚都设计为长针型管脚，传输其余信号的管脚设计为短针型管脚，若软件开发人员、测试人员或用户错误的对A线卡执行热插拔操作时，则可能使得传输GND信号的管脚并未与主控卡完全接触，但是传输SDA信号的管脚已经与主控卡完全接触，因此传输SDA信号的管脚上会存在一个不稳定的脉冲信号，该脉冲信号产生瞬间的高电压和高电流，而主控板上管脚的极限耐受电压一般为7V，如果该脉冲信号产生瞬间的高电压大于7V，则可能导致主控板上与A线卡相连的管脚损坏，此外，脉冲信号产生瞬间的高电压和高电流还有可能损坏主控板上的其他器件。
由上可见，现有技术中，若软件开发人员、测试人员或者用户错误的对不支持热插拔操作的线卡执行了热插拔操作，则可能会导致与该线卡相连的主控板损坏。
发明内容
本发明实施例提供一种热插拔隔离方法、装置及主控板，用以解决现有技术中错误的对不支持热插拔操作的线卡执行了热插拔操作时，导致与该线卡相连的主控板损坏的问题。
本发明实施例技术方案如下：
一种热插拔隔离装置，包括复杂可编程逻辑器件CPLD、信号处理器件和至少一个隔离开关器件，所述信号处理器件通过各隔离开关器件与所述热插拔隔离装置上连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连，其中：CPLD，用于检测不支持热插拔操作的线卡所传输的识别信号的状态，若检测到所述识别信号的状态由低电平转为高电平，或者由高电平转为低电平，则确认该线卡进行了热插拔操作，CPLD控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，以断开所述热插拔隔离装置与所述线卡之间的通信。
较佳地，所述CPLD用于控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，具体为：所述CPLD用于向各隔离开关器件分别发送打开使能信号，指示各隔离开关器件打开相应的隔离开关。
较佳地，每个隔离开关器分别与所述热插拔隔离装置上至少一个连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连。
更佳地，所述CPLD用于控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，具体为：所述CPLD用于控制与传输管理信号的管脚相连的隔离开关器件打开相应的隔离开关；在检测到所述线卡的接口状态为连接断开状态之后，控制其他隔离开关器件打开相应的隔离开关。
较佳地，所述隔离开关器件为继电器、隔离变压器或者信号连接器。
一种主控板，包括上述热插拔隔离装置。
一种热插拔隔离方法，该方法包括步骤：主控板中的复杂可编程逻辑器件CPLD检测不支持热插拔操作的线卡所传输的识别信号的状态；若检测到所述识别信号的状态由低电平转为高电平，或者由高电平转为低电平，则确认该线卡进行了热插拔操作；控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，以断开主控板与所述线卡之间的通信，其中，主控板上的信号处理器件通过各隔离开关器件与主控板上连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连。
较佳地，控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，具体包括：向各隔离开关器件分别发送打开使能信号，指示各隔离开关器件打开相应的隔离开关。
较佳地，每个隔离开关器分别与所述主控板上至少一个连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连。
更佳地，控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，具体包括：控制与传输管理信号的管脚相连的隔离开关器件打开相应的隔离开关；在检测到所述线卡的接口状态为连接断开状态之后，控制其他隔离开关器件打开相应的隔离开关。
较佳地，所述隔离开关器件为继电器、隔离变压器或者信号连接器。
本发明实施例技术方案中，主控板上的信号处理器件通过各隔离开关器件与主控板上连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连，主控板中的复杂可编程逻辑器件检测不支持热插拔操作的线卡所传输的识别信号的状态，若检测到所述识别信号的状态由低电平转为高电平，或者由高电平转为低电平，则确认该线卡进行了热插拔操作，此时复杂可编程逻辑器件控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，从而断开了主控板与所述线卡之间的通信，避免了由于线卡热插拔操作所产生的瞬间的高电压和高电流对主控板造成损害，提高了主控板工作的可靠性。
附图说明
图1为现有技术中，A线卡与主控板之间的信号传输电路示意图；
图2为本发明实施例一中，热插拔隔离装置结构示意图；
图3为本发明实施例二中，热插拔隔离方法流程示意图；
图4为本发明实施例三中，A线卡与主控板之间的信号传输电路示意图；
图5为本发明实施例三中，继电器的电路示意图。
具体实施方式
下面结合各个附图对本发明实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。
实施例一
如图2所示，为本发明实施例一提出的热插拔隔离装置的结构示意图，包括：复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)21、信号处理器件22和至少一个隔离开关器件23，所述信号处理器件22通过各隔离开关器件23与所述热插拔隔离装置上连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连，其中：
CPLD，用于检测不支持热插拔操作的线卡所传输的识别信号的状态，若检测到所述识别信号的状态由低电平转为高电平，或者由高电平转为低电平，则确认该线卡进行了热插拔操作，CPLD控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，以断开所述热插拔隔离装置与所述线卡之间的通信。
其中，CPLD控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关时，可以但不限于向各隔离开关器件分别发送打开使能信号，指示各隔离开关器件打开相应的隔离开关，各隔离开关器件接收到打开使能信号之后，打开自身的隔离开关。
本发明实施例一中，每个隔离开关器件的第一端(包括第一输入端和第一输出端)与所述热插拔隔离装置上连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连，第二端与所述热插拔隔离装置的信号处理器件相连，隔离开关器件接收线卡向热插拔隔离装置发送的信号，并将接收到的信号发送给热插拔隔离装置中的信号处理器件，或接收热插拔隔离装置中的信号处理器件向线卡发送的信号，并将接收到的信号发送给线卡，其中，隔离开关器件的第一端可以与至少一个管脚相连，也就是说，与所述热插拔隔离装置上至少一个连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连；每个隔离开关器件的第三端与CPLD相连，用以接收CPLD发送的打开使能信号。
CPLD控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关时，可以控制所有隔离开关器件同时打开相应的隔离开关，同时断开热插拔隔离装置和不支持热插拔操作的线卡之间的各个信号的传输，也可以按照一定的顺序，依次控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，例如，可以先断开热插拔隔离装置和不支持热插拔操作的线卡之间的管理信号的传输，即控制与传输管理信号的管脚相连的隔离开关器件打开相应的隔离开关，线卡检测到与热插拔隔离装置之间的管理信号的传输断开后，会向热插拔隔离装置发送连接断开信号，CPLD根据该连接断开信号，检测到该线卡的接口状态为连接断开状态，此时CPLD再断开热插拔隔离装置和不支持热插拔操作的线卡之间的通信信号的传输，即控制其他隔离开关器件打开相应的隔离开关。
本发明实施例一中，线卡与热插拔隔离装置之间除了传输管理信号、通信信号、电源信号之外，还会传输识别信号，该识别信号用以识别线卡与热插拔隔离装置的连接状态，若该识别信号的状态为低电平，则说明此时线卡并未插入到热插拔隔离装置上，若该识别信号的状态为高电平，则说明此时线卡已经插入到热插拔隔离装置上，若该识别信号的状态由低电平转为高电平，则说明此时该线卡正在执行热插操作，若该识别信号的状态与由高电平转为低电平，则说明此时该线卡正在执行热拔操作。若该线卡为不支持热插拔操作的线卡，则不管是热插操作，还是热拔操作，均可能导致热插拔隔离装置损坏，因此CPLD只要检测到识别信号的状态由高电平转为低电平，或由低电平转为高电平，就需要控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，以断开热插拔隔离装置与该线卡之间的通信。
其中，上述隔离开关器件可以但不限于为继电器、隔离变压器或者信号连接器。
本发明实施例一中，CPLD中的逻辑代码可以通过编写软件的方式写入CPLD中。
本发明实施例一还提供一种主控板，至少包括上述热插拔隔离装置。
实施例二
基于上述实施例一提供的热插拔隔离装置，本发明实施例二提出一种热插拔隔离方法，如图3所示，其具体处理过程如下：
步骤31，主控板中的CPLD检测不支持热插拔操作的线卡所传输的识别信号的状态；
本发明实施例二中，线卡与主控板之间除了传输管理信号、通信信号、电源信号之外，还会传输识别信号，该识别信号用以识别线卡与主控板的连接状态。
步骤32，若检测到所述识别信号的状态由低电平转为高电平，或者由高电平转为低电平，则确认该线卡进行了热插拔操作；
若该识别信号的状态为低电平，则说明此时线卡并未插入到主控板上，若该识别信号的状态为高电平，则说明此时线卡已经插入到主控板上，若该识别信号的状态由低电平转为高电平，则说明此时该线卡正在执行热插操作，若该识别信号的状态与由高电平转为低电平，则说明此时该线卡正在执行热拔操作。
步骤33，控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，以断开主控板与所述线卡之间的通信，其中，主控板上的信号处理器件通过各隔离开关器件与主控板上连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连。
其中，上述隔离开关器件可以但不限于为继电器、隔离变压器或者信号连接器。
CPLD控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关时，可以但不限于向各隔离开关器件分别发送打开使能信号，指示各隔离开关器件打开相应的隔离开关，各隔离开关器件接收到打开使能信号之后，打开自身的隔离开关。
本发明实施例二中，每个隔离开关器分别与所述主控板上至少一个连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连。CPLD控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关时，可以控制所有隔离开关器件同时打开相应的隔离开关，同时断开主控板和不支持热插拔操作的线卡之间的各个信号的传输，也可以按照一定的顺序，依次控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，例如，可以先控制与传输管理信号的管脚相连的隔离开关器件打开相应的隔离开关，线卡检测到与主控板之间的管理信号的传输断开后，会向主控板发送连接断开信号，CPLD根据该连接断开信号，检测到该线卡的接口状态为连接断开状态，此时CPLD再断开主控板和不支持热插拔操作的线卡之间的通信信号的传输，即控制其他隔离开关器件打开相应的隔离开关。
若在主控板断电时，将不支持热插拔操作的线卡插入到主控板上，则待主控板正常上电后，该线卡可以与主控板进行正常通信，具体为：
在主控板断电时，将不支持热插拔操作的线卡插入到主控板上，待主控板正常上电后，CPLD检测不支持热插拔操作的线卡所传输的识别信号的状态，若检测到识别信号的状态为高电平，则说明此时该不支持热插拔操作的线卡已经插入到主控板上，CPLD此时需要控制各个隔离开关器件关闭相应的隔离开关，以实现该线卡和主控板之间的通信。
CPLD控制各隔离开关器件关闭相应的隔离开关时，可以控制所有隔离开关器件同时关闭相应的隔离开关，较佳地，CPLD也可以按照一定的顺序，依次控制各隔离开关器件关闭相应的隔离开关，例如，可以先控制与传输管理信号的管脚相连的隔离开关器件关闭相应的隔离开关，即向与传输管理信号的管脚相连的隔离开关器件发送关闭使能信号，该隔离开关器件接收到关闭使能信号后，关闭相应的隔离开关，线卡的接口和主控板的物理层开始进行协商，线卡检测到与主控板之间的管理信号开始传输，会向主控板发送连接信号，CPLD根据该连接信号，检测到该线卡的接口状态为连接状态，此时CPLD再控制其他隔离开关器件关闭相应的隔离开关，主控板的主控芯片开始扫描该线卡的基本信息。
由上述处理过程可知，本发明实施例二技术方案中，主控板上的信号处理器件通过各隔离开关器件与主控板上连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连，主控板中的CPLD检测不支持热插拔操作的线卡所传输的识别信号的状态，若检测到所述识别信号的状态由低电平转为高电平，或者由高电平转为低电平，则确认该线卡进行了热插拔操作，此时CPLD控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，从而断开了主控板与所述线卡之间的通信，避免了由于线卡热插拔操作所产生的瞬间的高电压和高电流对主控板造成损害，提高了主控板工作的可靠性。
实施例三
路由器中的大部分线卡都支持热插拔操作，但还是存在不支持热插拔操作的线卡，下面以A线卡不支持热插拔操作为例，来说明本发明实施例二提出的热插拔隔离方法。
如图4所示，为本发明实施例三中，A线卡与主控板之间的信号传输电路图，A线卡与主控板之间传输的信号包含12V的电源信号、SDA信号、GND信号、MDI信号、UART信号、SPI信号、SCL信号以及识别信号，A线卡的各管脚中，传输SDA信号的管脚、传输GND信号的管脚以及传输电源信号的管脚都设计为长针型管脚，传输其余信号的管脚设计为短针型管脚，若软件开发人员、测试人员或用户错误的对A线卡执行热插拔操作时，则可能使得传输GND信号的管脚并未与主控卡完全接触，但是传输SDA信号的管脚已经与主控卡完全接触，因此传输SDA信号的管脚上会存在一个不稳定的脉冲信号，该脉冲信号产生瞬间的高电压和高电流，而主控板上管脚的极限耐受电压一般为7V，如果该脉冲信号产生瞬间的高电压大于7V，则可能导致主控板上与A线卡相连的管脚损坏，此外，脉冲信号产生瞬间的高电压和高电流还有可能损坏主控板上的其他器件。
本发明实施例三中，在主控板上设置CPLD、继电器、隔离变压器和信号连接器，信号连接器的型号可以为3384，其中，继电器用来处理容易产生较大异常电压的信号，因此继电器的第一端与主控板上传输SDA信号的管脚相连，第二端与信号处理器件相连，第三端与CPLD相连，继电器的耐冲击电压一般为2000V，因此可以避免由于A线卡进行热插拔操作造成的瞬间高电压的冲击；隔离变压器用来处理产生一般异常电压的信号，也用来处理管理信号，因此隔离变压器的第一端与主控板上传输MDI信号的管脚相连，第二端与信号处理器件相连，第三端与CPLD相连；信号连接器用来处理不易产生异常电压的信号，因此信号连接器的第一端与主控板上传输UART信号的管脚、传输SPI信号的管脚、传输SCL信号的管脚相连，第二端与信号处理器件相连，第三端与CPLD相连。
在主控板断电时，将A线卡插入到主控板上，待主控板正常上电后，CPLD检测A线卡所传输的识别信号的状态，若检测到识别信号的状态为高电平，则说明此时该A线卡已经插入到主控板上，CPLD此时需要控制各个隔离开关器件关闭相应的隔离开关，以实现A线卡和主控板之间的通信，CPLD先控制与传输管理信号(MDI信号)的管脚相连的隔离变压器关闭相应的隔离开关，即向该隔离变压器发送关闭使能信号，该隔离变压器接收到关闭使能信号后，关闭相应的隔离开关，A线卡的接口和主控板的物理层开始进行协商，A线卡检测到与主控板之间的管理信号(MDI信号)开始传输，会向主控板发送连接信号，CPLD根据该连接信号，检测到该A线卡的接口状态为连接状态，此时CPLD再控制其他隔离开关器件(继电器和信号连接器)关闭相应的隔离开关，即向继电器和信号连接器发送关闭使能信号，继电器和信号连接器接收到关闭使能信号后，关闭相应的隔离开关，主控板的主控芯片开始扫描该A线卡的基本信息。
需要注意的是，由于继电器的动作存在时间延迟，因此主控板在控制各隔离开关器件关闭相应的隔离开关后，需要做一定时间长度的延迟，才能扫描A线卡的基本信息，例如在延迟10毫秒之后，扫描A线卡的基本信息。
主控板正常上电时，若CPLD检测识别信号的状态由高电平转为低电平，则说明此时A线卡进行了热拔操作，此时CPLD先控制与传输管理信号(MDI信号)的管脚相连的隔离变压器打开相应的隔离开关，A线卡的接口和主控板的物理层停止协商，A线卡检测到与主控板之间的管理信号(MDI信号)的传输断开后，会向主控板发送连接断开信号，CPLD根据该连接断开信号，检测到该A线卡的接口状态为连接断开状态，此时CPLD再控制其他隔离开关器件(继电器和信号连接器)打开相应的隔离开关，主控板停止和A线卡之间的通信。
主控板正常上电时，若CPLD检测识别信号的状态由低电平转为高电平，则说明此时A线卡进行了热插操作，此时CPLD先控制与传输管理信号(MDI信号)的管脚相连的隔离变压器打开相应的隔离开关，A线卡的接口和主控板的物理层停止协商，A线卡检测到与主控板之间的管理信号(MDI信号)的传输断开后，会向主控板发送连接断开信号，CPLD根据该连接断开信号，检测到该A线卡的接口状态为连接断开状态，此时CPLD再控制其他隔离开关器件(继电器和信号连接器)打开相应的隔离开关，主控板停止和A线卡之间的通信。
本发明实施例三中的继电器的电路图如图5所示，继电器的S0_STA端和S0_TXCA端与主控板上传输SDA信号的管脚相连，S0_STB端和S0_TXCB端与主控板上的信号处理器件相连，继电器的S_RELAY[0]端与CPLD相连，继电器的电源由主控板上的5V电源信号提供。继电器的工作原理和现有技术中的继电器的工作原理一致，这里不再赘述。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明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 (11)
1.一种热插拔隔离装置，其特征在于，包括复杂可编程逻辑器件CPLD、信号处理器件和至少一个隔离开关器件，所述信号处理器件通过各隔离开关器件与所述热插拔隔离装置上连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连，其中：
CPLD，用于检测不支持热插拔操作的线卡所传输的识别信号的状态，若检测到所述识别信号的状态由低电平转为高电平，或者由高电平转为低电平，则确认该线卡进行了热插拔操作，CPLD控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，以断开所述热插拔隔离装置与所述线卡之间的通信。
2.如权利要求1所述的热插拔隔离装置，其特征在于，所述CPLD用于控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，具体为：
所述CPLD用于向各隔离开关器件分别发送打开使能信号，指示各隔离开关器件打开相应的隔离开关。
3.如权利要求1所述的热插拔隔离装置，其特征在于，每个隔离开关器分别与所述热插拔隔离装置上至少一个连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连。
4.如权利要求3所述的热插拔隔离装置，其特征在于，所述CPLD用于控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，具体为：
所述CPLD用于控制与传输管理信号的管脚相连的隔离开关器件打开相应的隔离开关；
在检测到所述线卡的接口状态为连接断开状态之后，控制其他隔离开关器件打开相应的隔离开关。
5.如权利要求1所述的热插拔隔离装置，其特征在于，所述隔离开关器件为继电器、隔离变压器或者信号连接器。
6.一种主控板，其特征在于，包括权利要求1～5任一权利要求所述的热插拔隔离装置。
7.一种热插拔隔离方法，其特征在于，包括：
主控板中的复杂可编程逻辑器件CPLD检测不支持热插拔操作的线卡所传输的识别信号的状态；
若检测到所述识别信号的状态由低电平转为高电平，或者由高电平转为低电平，则确认该线卡进行了热插拔操作；
控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，以断开主控板与所述线卡之间的通信，其中，主控板上的信号处理器件通过各隔离开关器件与主控板上连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连。
8.如权利要求7所述的热插拔隔离方法，其特征在于，控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，具体包括：
向各隔离开关器件分别发送打开使能信号，指示各隔离开关器件打开相应的隔离开关。
9.如权利要求7所述的热插拔隔离方法，其特征在于，每个隔离开关器分别与所述主控板上至少一个连接不支持热插拔操作的线卡的管脚相连。
10.如权利要求9所述的热插拔隔离方法，其特征在于，控制各隔离开关器件打开相应的隔离开关，具体包括：
控制与传输管理信号的管脚相连的隔离开关器件打开相应的隔离开关；
在检测到所述线卡的接口状态为连接断开状态之后，控制其他隔离开关器件打开相应的隔离开关。
11.如权利要求7所述的热插拔隔离方法，其特征在于，所述隔离开关器件为继电器、隔离变压器或者信号连接器。
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