CN104460482B - 基于cpld的双机热切换控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于CPLD的双机热切换控制器，包括CPLD主控芯片、按键消抖芯片、若干四路二选一开关芯片、若干二选一开关芯片、达林顿管、光耦；按键消抖电路输出消抖后的切换按键控制信号给CPLD主控芯片；主机和备机通过光耦提供TTL控制信号给CPLD芯片；CPLD芯片将TTL控制状态信号通过达林顿管分别输出给主机和备机；主机和备机中具有相同串口号的串口信号输入同一个四路二选一开关，主机和备机中具有相同D/A号的D/A信号输入同一个二选一开关，CPLD芯片输出控制信号给每个四路二选一开关和每个二选一开关。本发明采用CPLD芯片能够大大降低设计成本，设计结构简单，大大提高控制速率；而且采用四路二选一开关芯片和单路二选一开关芯片，分别实现串口信号和D/A信号的切换。

Description

基于CPLD的双机热切换控制器
技术领域
本发明涉及信号热切换控制器技术领域，具体为一种基于CPLD的双机热切换控制器。
背景技术
天线控制单元(简称ACU)是天线控制子系统的控制核心，通常情况下提供给用户是两套ACU，一套主机，一套备机，当主机出现故障时，需要更换备机工作。备机通常为“冷备份”，即备机不供电，不能立即参与到天线控制中。传统的“冷备份”的致命的缺点是更换时间长，更换过程繁琐，由于这些缺点可能会给天线控制系统造成重大的损失。目前，为了解决“冷备份”存在的问题，主要的解决方案是通过切换控制器实现主机与备机的切换。目前市场中有各种各样的切换控制器，如KVM切换器、VGA切换器、HDMI切换器、视频矩阵切换器等，由于ACU的对外接口较多，其中主要包括串行通信口(RS-422，RS-485)，D/A输出等对外接口，目前市场上这些切换器都不适用于切换ACU外接口的数据通信。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种基于CPLD的双机热切换控制器，该控制器能够实现两套ACU的热切换，从而大大缩短两套ACU的切换时间。
本发明的技术方案为：
所述一种基于CPLD的双机热切换控制器，其特征在于：包括CPLD主控芯片、按键消抖芯片、若干四路二选一开关芯片、若干二选一开关芯片、达林顿管、光耦；
外部按键设备提供切换按键控制信号输入按键消抖电路，按键消抖电路输出消抖后的切换按键控制信号给CPLD主控芯片；所述切换按键控制信号由切换主机按键信号、切换备机按键信号以及本/远控按键信号组成；主机通过光耦提供TTL主控制信号给CPLD芯片，备机通过光耦提供TTL备控制信号给CPLD芯片；
CPLD芯片将两路TTL控制状态信号通过达林顿管分别输出给主机和备机，控制状态信号分为“主状态”和“备状态”信号，其中“主状态”信号输出给主机，“备状态”信号输出给备机；
主机和备机中具有相同串口号的串口信号输入同一个四路二选一开关，主机和备机中具有相同D/A号的D/A信号输入同一个二选一开关，CPLD芯片根据从按键消抖电路输入的消抖后的切换按键控制信号，以及主机通过光耦提供的TTL主控制信号、备机通过光耦提供的TTL备控制信号进行逻辑判断，输出控制信号给每个四路二选一开关和每个二选一开关，每个四路二选一开关输出切换后的串口信号给外部设备，每个二选一开关输出切换后的D/A信号给外部设备。
有益效果
本发明提出的基于CPLD的双机热切换控制器，采用CPLD芯片进行时序逻辑控制，较之前采用PLC作为控制核心的热切换控制器而言，能够大大降低设计成本，设计结构简单，大大提高控制速率；而且采用四路二选一开关芯片和单路二选一开关芯片，分别实现串口信号和D/A信号的切换。
附图说明
图1：本发明控制系统实施例的方框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明：
参见图1，如其中的实施例所示，基于CPLD的双机热切换的切换控制器系统包括CPLD主控芯片、按键消抖芯片、四个四路二选一开关芯片、三个二选一开关芯片、达林顿管、光耦，DC/DC芯片。
按键消抖芯片采用MC14490，四路二选一开关采用MAX333A，二选一开关采用MAX319，CPLD主控芯片采用EPM1270T144C4，DC/DC芯片采用SPX1585AT-3.3V，达林顿管采用ULN2003，光耦采用PC367。
外部按键设备提供切换按键控制信号输入按键消抖电路，按键消抖电路输出消抖后的切换按键控制信号给CPLD主控芯片；所述切换按键控制信号由切换主机按键信号、切换备机按键信号以及本/远控按键信号组成；主机通过光耦提供TTL主控制信号给CPLD芯片，备机通过光耦提供TTL备控制信号给CPLD芯片；
CPLD芯片将两路TTL控制状态信号通过达林顿管分别输出给主机和备机，控制状态信号分为“主状态”和“备状态”信号，其中“主状态”信号输出给主机，“备状态”信号输出给备机；
主机和备机中具有相同串口号的串口信号输入同一个四路二选一开关，主机和备机中具有相同D/A号的D/A信号输入同一个二选一开关，CPLD芯片根据从按键消抖电路输入的消抖后的切换按键控制信号，以及主机通过光耦提供的TTL主控制信号、备机通过光耦提供的TTL备控制信号进行逻辑判断，输出控制信号给每个四路二选一开关和每个二选一开关，每个四路二选一开关输出切换后的串口信号给外部设备，每个二选一开关输出切换后的D/A信号给外部设备。
下面详细说明本实施例中控制器的工作流程：外部三个按键控制信号，分别为“主机”按键、“备机”按键、“本/远控”按键，输入连接到按键消抖芯片MC14490的10、5、3脚，经按键消抖电路，按键信号经过消抖处理，从按键消抖芯片MC14490的6、11、13脚输出，连接到CPLD。外部的两路TTL控制信号，分别为“主控制”TTL控制信号、“备控制”TTL控制信号，“主控制”TTL控制信号连接到一光耦PC367的1脚，经光耦后将5V电平转换成3.3V，并由该光耦PC367的3脚输出，连接到CPLD。“备控制”TTL控制信号连接到另一光耦PC367的1脚，经光耦后将5V电平转换成3.3V，并由该光耦PC367的3脚输出，连接到CPLD。CPLD采用EPM1270T144C4，该电路根据外部“主机”按键、“备机”按键、“本/远控”按键、“主控制”控制信号、“备控制”控制信号，输出八个四路二选一开关的控制信号，三个二选一开关的控制信号。CPLD输出的八个四路二选一开关控制信号，用于控制四片MAX333A，即一个MAX333A用两路控制信号控制，其中一路控制信号同时连接到MAX333A的1、10脚，另一路控制信号同时连接到MAX333A的11、20脚，这样做的原因是CPLD每个引脚的驱动能力有限，一个引脚最多能同时驱动三个MAX333A的控制引脚。CPLD输出的三个二选一开关控制信号分别连接至三个MAX319的1脚，用于控制二选一开关。CPLD输出两路控制状态控制信号，分别为“主状态”“备状态”，连接到达林顿管ULN2003的1、5脚，经达林顿管后将3.3V信号转换为5V信号，并由达林顿管ULN2003的16、12脚输出。
本控制器主控芯片采用CPLD EPM1270T144C4，充分利用片内资源，且外部电路简单，可靠性高，控制程序在片内通过布局布线实现硬件连接。能够快速实现主、备机的切换，在正常工作中能够实现主、备机的在线切换，，从而大大缩短设备替换时间，提高工作效率。

Claims (1)

1.一种基于CPLD的双机热切换控制器，其特征在于：包括CPLD主控芯片、按键消抖芯片、若干四路二选一开关芯片、若干二选一开关芯片、达林顿管、光耦；
外部按键设备提供切换按键控制信号输入按键消抖电路，按键消抖电路输出消抖后的切换按键控制信号给CPLD主控芯片；所述切换按键控制信号由切换主机按键信号、切换备机按键信号以及本/远控按键信号组成；主机通过光耦提供TTL主控制信号给CPLD主控芯片，备机通过光耦提供TTL备控制信号给CPLD主控芯片；
CPLD主控芯片将两路TTL控制状态信号通过达林顿管分别输出给主机和备机，控制状态信号分为“主状态”和“备状态”信号，其中“主状态”信号输出给主机，“备状态”信号输出给备机；
主机和备机中具有相同串口号的串口信号输入同一个四路二选一开关芯片，主机和备机中具有相同D/A号的D/A信号输入同一个二选一开关芯片，CPLD主控芯片根据从按键消抖电路输入的消抖后的切换按键控制信号，以及主机通过光耦提供的TTL主控制信号、备机通过光耦提供的TTL备控制信号进行逻辑判断，输出控制信号给每个四路二选一开关芯片和每个二选一开关芯片，每个四路二选一开关芯片输出切换后的串口信号给外部设备，每个二选一开关芯片输出切换后的D/A信号给外部设备。
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