CN103530265B - 实现电子设备的cf卡安全热插拔的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现电子设备的CF卡安全热插拔的装置及方法，该装置包括拔卡按钮、检测单元和控制单元，拔卡按钮用于发出拔卡请求信号；检测单元实时检测拔卡请求信号及CF卡在位信号，根据拔卡请求信号产生拔卡中断信号，根据CF卡在位信号发出插卡中断信号，控制单元根据拔卡中断信号暂停所有对CF卡有读写请求的软件进程并卸载CF卡，同时切断CF卡插槽的电源；根据插卡中断信号接通CF卡插槽的电源，并加载CF卡。本发明，拔出CF卡时保证CF卡上数据的完整性；插入CF卡时，自动完成CF卡的识别和初始化，具有即插即用的特点，可以在电子设备运行过程中更换CF卡，保证设备工作的连续性和稳定性。

Description

实现电子设备的CF卡安全热插拔的装置及方法

技术领域

本发明涉及通信设备和工业设备中可移动的便携存储设备技术，具体涉及实现电子设备的CF卡安全热插拔的装置及方法。

背景技术

如今，在通信设备和工业设备中，随着高性能CPU的大规模使用，运行在设备上的软件系统的设计越来越复杂，规模也越来越大。随之而来的是对数据的处理和存储的要求也越来越高，因此外部可移动的便携存储设备在这些领域得到了大规模的应用。

通过可移动的便携存储设备，各种各样的数据信息（比如：程序代码、设备配置文件、日志文件）等可以方便的导出和导入。以通信设备中的大型以太网交换机为例，运行在其上的网络管理软件复杂而庞大；同时在运行过程中，会根据各种情况对设备进行路由表项配置；并且在设备运行异常时，需要对相关的日志文件进行保存，以便技术人员进行分析。一个大容量的可移动的便携存储设备可以有效满足上述需求。

CF卡（CompactFlashCard）是一种通用的可移动便携存储器。由于其稳定，高速的特点，CF卡在通信设备和工业设备中得到了广泛的应用。

CF卡在数据传输过程中使用了一种称为IDE（IntegratedDriveElectronics）的通用接口，由于IDE接口不支持热插拔和即插即用特性，因此当CF卡出现数据存满或者故障等需要更换的情况时，需要先关闭设备才能更换CF卡。然而由于通信设备和工业设备的特殊环境，需要连续长时间的不间断的运行。因此在设备运行过程中，进行更换CF卡，保证设备工作的连续性和稳定性成为了一种有效的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是更换CF卡时如何保证设备工作的连续性和稳定性的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种实现电子设备的CF卡安全热插拔的装置，其中CF卡插装在电子设备的PCB板上的CF插槽内，所述装置包括设置在电子设备上的：

拔卡按钮，用于发出拔卡请求信号；

检测单元，所述CF插槽内插装有CF卡时产生CF卡在位信号，所述检测单元实时检测所述拔卡请求信号及所述CF卡在位信号，并根据所述拔卡请求信号产生拔卡中断信号，根据所述CF卡在位信号，发出插卡中断信号；

控制单元，由驱动层和应用层两个部分组成，应用层根据拔卡中断信号暂停所有对CF卡有读写请求的软件进程并卸载CF卡，CF卡卸载完成后应用层向驱动层发送第一应用层Ready信号，驱动层根据第一应用层Ready信号切断CF卡插槽的电源；应用层根据插卡中断信号接通CF卡插槽的电源，并加载CF卡，CF卡加载完成后，应用层向驱动层发送第二应用层Ready信号。

在上述装置中，所述CF卡槽的CD0信号和CD1信号在电子设备的PCB板上进行弱上拉处理，所述CF卡的CD0信号和CD1信号直接接地，所述CF卡不在位时，CD0和CD1信号为高，所述CF卡在位时，CD0和CD1信号为低，根据CD0信号和CD1信号的电平获得所述CF卡在位信号。

在上述装置中，还包括设置在电子设备上的LED，在拔卡时，所述控制单元根据所述拔卡中断信号使所述LED闪烁，并根据第一应用层Ready信号使所述LED熄灭；在插卡时，所述控制单元根据所述插卡中断信号使所述LED长亮，并根据第二应用层Ready信号使所述LED显示CF卡的dasp信号。

本发明还提供了一种实现电子设备的CF卡安全热插拔的方法，包括以下步骤：

用户需要拔出CF卡时，先通过按下拔卡按钮提交拔卡申请，产生拔卡中断信号，根据拔卡中断信号暂停所有对CF卡有读写请求的软件进程并卸载CF卡，然后使CF卡插槽断电；

用户插上CF卡时产生插卡中断信号，根据插卡中断信号给CF卡插槽上电，并重新加载CF卡。

在上述方法中，所述CF卡槽的CD0信号和CD1信号在电子设备的PCB板上进行弱上拉处理，所述CF卡的CD0信号和CD1信号直接接地。所述CF卡不在位时，CD0和CD1信号为高，所述CF卡在位时，CD0和CD1信号为低，根据CD0信号和CD1信号的电平获得所述CF卡在位信号。

在上述方法中，通过判断所述CD0信号和所述CD1信号由1到0的跳变，产生所述插卡中断信号。

在上述方法中，CF卡即插即用的功能的实现方法如下：

驱动层通过Linux系统函数ide_port_scan()重新向系统注册CF卡；

注册成功后，驱动层给应用层发出事件发生信号；

应用层在收到事件发生信号后，开始加载CF卡，并重新启动之前对CF卡的读写进程；

应用层给驱动层发送第二应用层Ready信号，然后等待新的事件信号。

在上述方法中，通过LED指示CF卡的操作状态，

拔出CF卡时，所述LED闪烁，且CF卡卸载成功后，所述LED熄灭；

插入CF卡时，所述LED长亮，且CF卡加载成功后，所述LED显示CF卡的dasp信号。

本发明，优化了现有的CF卡接口装置，提供了安全的CF卡热插拔和即插即用功能，能够实现：拔出CF卡时，保证CF卡上数据的完整性；插入CF卡时，自动完成CF卡的识别和初始化，并可直接使用，具有即插即用的特点。因此，可以在电子设备运行过程中更换CF卡，保证设备工作的连续性和稳定性。

附图说明

图1为本发明中实现电子设备的CF卡安全热插拔的装置结构框图；

图2为本发明中实现电子设备的CF卡安全热插拔的装置硬件逻辑图；

图3为本发明中控制单元的应用层与驱动层之间的关系图；

图4为本发明中控制单元的应用层的工作流程图；

图5为本发明中控制单元的驱动层的工作流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种实现电子设备的CF卡安全热插拔的装置及方法，拔出CF卡时，可以保证CF卡上数据的完整性；插入CF卡时，能够自动完成CF卡的识别和初始化，并可直接使用。下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做出详细的说明。

如图1、图2所示，本发明提供的实现电子设备的CF卡安全热插拔的装置，用于实现CF卡与PCB板的热插拔，CF卡插装在电子设备的PCB板上的CF插槽内，CF插槽内插装有CF卡时产生CF卡在位信号，该装置包括设置在电子设备上的拔卡按钮10、检测单元20和控制单元30。

拔卡按钮用于在用户需要拔卡时发出拔卡请求信号。检测单元实时检测拔卡请求信号及CF卡在位信号，根据拔卡请求信号产生拔卡中断信号，根据CF卡在位信号，发出插卡中断信号；控制单元根据拔卡中断信号暂停所有对CF卡有读写请求的软件进程并卸载CF卡，同时切断CF卡插槽的电源；根据插卡中断信号接通CF卡插槽的电源，并加载CF卡。

CF卡槽的CD0信号和CD1信号在电子设备的PCB板上进行弱上拉处理，CF卡的CD0信号和CD1信号直接接地，这样，CF卡在位的时候，CF卡的内部CD信号接地使CD0信号和CD1信号为低电平，而CF卡不在位的时候，CD0信号和CD1信号因为弱上拉而为高电平，因此，可以通过检测CD0信号和CD1信号的电平判断CF卡槽上的CF卡的在位状态以及插卡或拔卡动作。

电子设备上还设有的LED（发光二极管）40，用于向用户显示拔卡请求是否已经完成。即在拔卡时，控制单元根据拔卡中断信号使LED闪烁，CF卡加载完成后，应用层向驱动层发出第一应用层Ready信号，控制单元再根据第一应用层Ready信号使LED熄灭；在插卡时，控制单元根据插卡中断信号使LED长亮，CF卡在加载完成后，应用层向驱动层发送第二应用层Ready信号，控制单元再根据第二应用层Ready信号使LED显示CF卡的dasp信号。因此，LED指示分为两种情况，通过切换开关切换与CF卡的dasp信号以及与控制单元的一个控制信号引脚的连接。正常传输的情况下，LED和CF卡的dasp信号连接，显示当前CF卡的工作状态；在换卡情况下，LED和CF卡的dasp信号断开切换到与控制单元的一个控制信号引脚连接，此时LED的状态用于向用户显示当前热插拔处理状态，用户通过LED的显示可以判断当前是否可以拔卡。

CF卡的供电通过PCB板上的电源控制模块实现，具体通过配置电源控制模块上的控制寄存器中的电源控制位，使电源控制模块实现上电或关电的电源控制信号输出，通过PCB板上的电源控制芯片TPS22922实现对CF卡的供电控制。

控制单元由软件编程的CF卡热插拔处理程序实现，包括应用层和驱动层两部分，两者之间的联系如图3所示。驱动层获取相应拔卡中断信号或插卡中断信号，然后与应用层进行交互。应用层的流程框图如图4所示，驱动层的流程框图如图5所示。下面以用户拔卡和插卡两个部分进行详细描述如下。

首先，CF卡处于正常工作状态，应用层处于等待拔卡事件的状态。

在用户需要拔卡时，先通过按下拔卡按钮发出拔卡请求信号，提交拔卡申请。拔卡按钮的电平变化由检测单元（FPGA内的相应逻辑电路）进行捕获，并产生拔卡中断信号送给PCB板上的CPU（控制单元）。驱动层在收到该中断后分析为拔卡信号，则首先发出控制命令设置LED开始闪烁；然后给应用层发出事件发生信号。应用层在收到事件发生信号后，暂停所有对CF卡有读写请求的软件进程并卸载CF卡；然后向驱动层发出第一应用层Ready信号。此时驱动层通过Linux系统提供的ide_port_unregister_devices()系统函数注销掉CF卡设备；最后通过配置FPGA内的CF卡电源控制寄存器，逻辑电路产生电源控制信号使电源控制芯片的输出降为低电平，即给CF卡插槽断电，CF卡插槽断电后，LED熄灭，用户可以拔卡。此时应用层处于等待插卡事件的状态，而驱动层处于等待插卡中断信号的状态。

在用户插卡时，检测单元（FPGA内的相应逻辑电路）通过判断CD0信号和CD1信号由1到0的跳变，产生CF卡插卡中断信号。驱动层在接收到插卡中断信号后，首先配置FPGA内的CF卡电源控制寄存器，并产生电源控制信号使电源控制芯片的输出为CF卡槽工作电平3.3V，即给CF卡插槽上电，设置LED为正常模式，显示CF卡的dasp信号，并通过Linux系统函数ide_port_scan()重新向系统注册CF卡设备；在注册成功后，驱动层向应用层发出事件发生信号。应用层在收到事件发生信号后，开始加载CF卡，并重新启动之前对CF卡的读写进程；最后向驱动层发送第二应用层Ready信号。至此完成CF卡的即插即用的功能。此时应用层处于等待拔卡事件的状态，而驱动层处于等待拔卡中断信号的状态。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.实现电子设备的CF卡安全热插拔的装置，其中CF卡插装在电子设备的PCB板上的CF插槽内，其特征在于，所述装置包括设置在电子设备上的：

拔卡按钮，用于发出拔卡请求信号；

检测单元，所述CF插槽内插装有CF卡时产生CF卡在位信号，所述检测单元实时检测所述拔卡请求信号及所述CF卡在位信号，并根据所述拔卡请求信号产生拔卡中断信号，根据所述CF卡在位信号，发出插卡中断信号；

控制单元，由驱动层和应用层两个部分组成，应用层根据拔卡中断信号暂停所有对CF卡有读写请求的软件进程并卸载CF卡，CF卡卸载完成后应用层向驱动层发送第一应用层Ready信号，驱动层根据第一应用层Ready信号切断CF卡插槽的电源；应用层根据插卡中断信号接通CF卡插槽的电源，驱动层通过Linux系统函数ide_port_scan()重新向系统注册CF卡，注册成功后，驱动层给应用层发出事件发生信号，应用层在收到事件发生信号后，加载CF卡，并重新启动之前对CF卡的读写进程，CF卡加载完成后，应用层向驱动层发送第二应用层Ready信号。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述CF卡插槽的CD0信号和CD1信号在电子设备的PCB板上进行弱上拉处理，所述CF卡的CD0信号和CD1信号直接接地，所述CF卡不在位时，CD0和CD1信号为高，所述CF卡在位时，CD0和CD1信号为低，根据CD0信号和CD1信号的电平获得所述CF卡在位信号。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括设置在电子设备上的LED，在拔卡时，所述控制单元根据所述拔卡中断信号使所述LED闪烁，并根据第一应用层Ready信号使所述LED熄灭；在插卡时，所述控制单元根据所述插卡中断信号使所述LED长亮，并根据第二应用层Ready信号使所述LED显示CF卡的dasp信号。

4.实现电子设备的CF卡安全热插拔的方法，其特征在于，包括以下步骤：

用户需要拔出CF卡时，先通过按下拔卡按钮提交拔卡申请，产生拔卡中断信号，根据拔卡中断信号暂停所有对CF卡有读写请求的软件进程并卸载CF卡，然后使CF卡插槽断电；

用户插上CF卡时产生插卡中断信号，根据插卡中断信号给CF卡插槽上电，驱动层通过Linux系统函数ide_port_scan()重新向系统注册CF卡，注册成功后，驱动层给应用层发出事件发生信号，应用层在收到事件发生信号后，重新加载CF卡，并重新启动之前对CF卡的读写进程，最后应用层向驱动层发送第二应用层Ready信号，然后等待新的事件信号的发生。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述CF卡插槽的CD0信号和CD1信号在电子设备的PCB板上进行弱上拉处理，所述CF卡的CD0信号和CD1信号直接接地，所述CF卡不在位时，CD0和CD1信号为高，所述CF卡在位时，CD0和CD1信号为低，根据CD0信号和CD1信号的电平获得所述CF卡在位信号。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过判断所述CD0信号和所述CD1信号由1到0的跳变，产生所述插卡中断信号。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，通过LED指示CF卡的操作状态，

拔出CF卡时，所述LED闪烁，且CF卡卸载成功后，所述LED熄灭；

插入CF卡时，所述LED长亮，且CF卡加载成功后，所述LED显示CF卡的dasp信号。