CN105005545A - 线卡串口切换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线卡串口切换装置，其用于通过外部主机对多个线卡串口模块实现串口切换，线卡串口切换装置包括背板模块、主控切换模块及命令控制模块，背板模块用于分别与各线卡串口模块相连接，主控切换模块用于与背板模块相连接，命令控制模块用于与主控切换模块相连接并发送串口切换命令至主控切换模块以控制主控切换模块经背板模块切换相应的线卡串口模块实现串口切换。该装置利用背板模块将各线卡串口模块连接至主控切换模块，管理人员通过命令控制模块及主控切换模块对各个线卡串口模块进行集中管理，结构简单，成本较低，同时通过主控切换模块从命令控制模块接收切换命令来进行串口切换，操作方便。本发明还提供了一种线卡串口切换方法。

Description

线卡串口切换装置及方法

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种线卡串口切换装置及方法。

背景技术

目前，在数据通信设备中，机架设备如高端路由器、高端交换机通常包含串口切换装置及多个线卡模块，串口切换装置根据实际需要在多个线卡模块之间进行相应串口切换，一般串口切换装置对每个线卡在其面板上设置对应的串口连接器以进行相应通信如切换命令的操作。

然而，在串口切换装置上对每个线卡模块设置串口连接器不仅成本较高，在很多情况下串口切换装置可能没有足够的空间放置这么多串口连接器，尤其是在测试、配置整个机架设备的时候，多个串口对应的串口线需频繁的从一个线卡拔到另一个线卡上去，操作不方便。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种成本较低且操作方便的线卡串口切换装置及方法。

一种线卡串口切换装置，其用于通过外部主机对多个线卡串口模块实现串口切换，所述线卡串口切换装置包括一个背板模块、一个主控切换模块及一个命令控制模块，所述背板模块用于分别与所述各线卡串口模块相连接，所述主控切换模块用于与所述背板模块相连接，所述命令控制模块用于与所述主控切换模块相连接并发送串口切换命令至所述主控切换模块以控制所述主控切换模块经所述背板模块切换相应的线卡串口模块实现串口切换。

一种线卡串口切换方法，其用于通过外部主机对多个线卡串口模块实现串口切换，所述线卡串口切换方法包括以下步骤：

发送串口切换命令；

接收所述串口切换命令；

根据所述串口切换命令进行串口切换。

与现有技术相比，本发明提供的线卡串口切换装置及方法中，利用背板模块将各线卡串口模块连接至主控切换模块中，无需单独对每个线卡串口模块设置串口，管理人员通过命令控制模块及主控切换模块对各个线卡串口模块进行集中式的管理，结构简单，成本较低，同时通过主控切换模块直接从命令控制模块接收串口切换命令来进行串口切换，操作方便。

附图说明

图1是本发明第一实施方式提供的线卡串口切换装置的模块示意图。

图2是本发明第二实施方式提供的线卡串口切换装置的模块示意图。

图3是本发明第三实施方式提供的线卡串口切换装置的模块示意图。

图4是本发明第四实施方式提供的线卡串口切换装置的模块示意图。

图5是本发明第五实施方式提供的线卡串口切换装置的模块示意图。

图6是本发明实施方式提供的线卡串口切换方法的流程图。

主要元件符号说明

线卡串口切换装置                               100～500

主机                                                 10

背板模块                                            110

主控切换模块                                        120

串口切换单元                                        122

第一线路驱动器/接收器                               124

第一串口连接器                                      126

命令控制模块                                        140

命令解析单元                                        142

分频单元                                            144

主控串口备份模块                                    160

主用串口单元                                        162

数据缓冲单元                                        164

数据缓冲器                                          180

按键单元                                            190

线卡串口模块                                   310～3N0

线卡串口单元                                   311、321

第二串口连接器                                 312、322

第二线路驱动器/接收器                          314、324

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，其为本发明第一实施方式提供的一种线卡串口切换装置100，其用于通过外部主机10对多个线卡串口模块实现串口切换，本实施方式中，主机10对线卡串口模块310、320、…3N0进行串口切换。所述线卡串口切换装置100还包括一个背板模块110、一个主控切换模块120及一个命令控制模块140。所述背板模块110分别与各线卡串口模块相连接，所述主控切换模块120分别与背板模块110及主机10相连接，本实施方式中，各线卡串口模块的中央处理机(Central Processing Unit，CPU)/微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)所输出的串口信号直接送到背板模块110。所述命令控制模块140与主控切换模块120相连接并发送串口切换命令至主控切换模块120以控制主控切换模块120经背板模块110切换相应的线卡串口模块实现串口切换。

本实施方式中，主控切换模块120与命令控制模块140的功能为采用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)器件或复杂可编程逻辑(Complex Programmable Logic Device，CPLD)器件来实现。

主控切换模块120包括依次连接的一个串口切换单元122、一个第一线路驱动器/接收器124及一个第一串口连接器126，串口切换单元122分别与各线卡串口模块310、320、…3N0相连接，第一串口连接器126与主机10相连接。本实施方式中，第一线路驱动器/接收器124为RS232线路驱动器/接收器，第一串口连接器126为RJ45串口连接器。串口切换单元122包括一个命令端C1及相对于第一线路驱动器/接收器124的发送端T1与接收端R1，第一线路驱动器/接收器124分别与串口切换单元122的接收端R1及发送端T1相连接。

命令控制模块140包括依次连接的一个命令解析单元142及一个分频单元144，所述命令解析单元142包括两个输入端及一个发送端，命令解析单元142的两个输入端分别与第一线路驱动器/接收器124及所述分频单元144相连接，其中，在串口切换单元122相对于第一线路驱动器/接收器124的接收方向，第一线路驱动器/接收器124与命令解析单元142的一个输入端相连接，命令解析单元142的输出端与串口切换单元122的命令端C1相连接，本实施方式中，主机10发送的ASCII(American Standard Code for Information Interchange，美国标准信息交换代码)码流经第一串口连接器126及第一线路驱动器/接收器124分别输出至串口切换单元122及命令解析单元142，命令解析单元142对主机10发送过来的ASCII码流进行解析，并将ASCII码流解析为串口切换单元122能够识别的串口切换命令后控制串口切换单元122将相应的线卡串口模块的串口进行切换。

本实施方式中，串口切换命令定义为“特殊字符串+目标串口单元/目标操作”的格式，如“fconsole lc02”，“fconsole”是特殊字符，命令解析单元142检测到对应该字符串的码流十六进制“0x66636f6e736f6c65”后认定该连续输入的码流是一个切换命令，根据码流后面对应的目标串口单元“lc02”将串口切换至2号槽位的线卡上，该命令码流的操作中包含空格键及回车键的操作，如对应的命令码流具体操作为“0x66_636f6e736f6c6520_6c63_3032_0d”。

分频单元144主要用于产生时钟使能信号，提供15倍于波特率的时钟使能信号，使串口切换单元122及命令控制模块140工作在同一时钟域。由于线卡串口模块的槽位较多，每个线卡串口模块上通常与一个或多个CPU/MCU，每个CPU/MCU的串口波特率通常会有差异，比如有些是9600，有些可能是115200。主机10为了同各种CPU/MCU通信会设置不同的波特率，分频单元144提供了15倍于波特率的时钟使能信号，使命令解析单元142能够接收主机10经第一串口连接器126及第一线路驱动器/接收器124发送过来的不同波特率的数据。

为避免串口切换单元122失效后影响整个系统的正常工作，线卡串口切换装置100包括一个主控串口备份模块160用以在串口切换单元122失效时重新对串口切换单元122进行配置。本实施方式中，主控串口备份模块160包括一个主用串口单元162及一个数据缓冲单元164，数据缓冲单元164的型号为74AHC244。可以理解的是，主控串口备份模块160可依需要自行设定以能对串口切换单元122进行串口配置即可。

在所述主用串口单元162的接收方向，数据缓冲单元164与串口切换单元122相连接并共同接至主用串口单元162，在主用串口单元162的发送方向，主用串口单元162分别与数据缓冲单元164及串口切换单元122相连接。在串口切换单元122相对于第一线路驱动器/接收器124的接收方向，第一线路驱动器/接收器124分别与数据缓冲单元164、串口切换单元122的接收端R1及命令控制模块140的命令解析单元162相连接，在串口切换单元122相对于第一线路驱动器/接收器124的发送方向，数据缓冲单元164与串口切换单元122的发送端T1相连接并共同接至第一线路驱动器/接收器124。

可以理解的是，主控串口备份模块160在实际使用过程中可依实际需要进行设置，本实施方式中，主控串口备份模块160通过数据缓冲单元164的开关来实现是否接至第一线路驱动器/接收器124与串口切换单元122之间来进行通信，串口切换单元122根据主机10发送的开关命令控制数据缓冲单元164的开关。可以理解的是，主控串口备份模块160也可在串口切换单元122需要进行重新配置串口通过控制数据缓冲单元164的开启接入与第一线路驱动器/接收器124的通信链路来进行配置。

在串口切换单元122失效或需进行串口重新配置时，主用串口单元162会自动倒向数据缓冲单元164，主机10发送相应的命令对串口切换单元122经第一串口连接器126、第一线路驱动器/接收器124、数据缓冲单元164及主用串口单元进行重新配置。

主用串口备份模块160还可用于在当前线卡串口模块失效后主机10通过发送切换命令切换线卡串口模块到默认的主用串口单元162以避免线卡串口模块无法有效切换，例如，在当前线卡串口模块的串口出现死机的情况时，管理员若不知道第一串口连接器126连接的是哪一个线卡串口模块的串口，可以通过主机10设置“fconsoleexit”命令，直接将线卡串口模块从线卡槽位切换到默认的主用串口单元162，然后再重新对失效的线卡单盘进行复位、重新配置等操作，从而避免了目标线卡串口模块失效之后不能再进行有效切换的问题。

本发明提供的线卡串口切换装置100适用于各种机架式通信设备如高端路由器、高端交换机等设备等，通过背板模块110的背板走线将线卡串口模块的串口信号集中连接到串口切换单元及第一串口连接器126，从而无需线卡串口模块中的CPU参与，管理人员通过第一串口连接器126与串口切换单元122对各个线卡串口模块进行集中式的管理，主机10发送的串口切换命令经命令解析单元142解析后控制串口切换单元122对相应的线卡串口模块进行切换。

请参阅图2，其为本发明第二实施方式提供的一种线卡串口切换装置200，线卡串口切换装置200与线卡串口切换装置100基本相同，不同之处在于本实施方式的线卡串口切换装置200还包括一个数据缓冲器180。所述数据缓冲器180分别与背板模块110与串口切换单元122相连接，串口切换单元122根据主机10发送的开关控制命令来控制数据缓冲器180的开关，可以理解的是，数据缓冲器180可依实际需要进行开关，如线卡串口模块的槽位密度较低时可以不用放置数据缓冲器180。本实施方式中，数据缓冲器180选用型号为IDT74LVC152244APAG的数据缓冲器/线路驱动器。

线卡串口切换装置200在线卡串口模块的数量较多时设置数据缓冲器180，从而避免线卡槽位较多时背板走线过长，也即线卡密度较高而引起的驱动能力不足。

请参阅图3，其为本发明第三实施方式提供的一种线卡串口切换装置300，线卡串口切换装置300与线卡串口切换装置100基本相同，不同之处在于线卡串口切换装置300的线卡串口模块不同，线卡串口模块310包括一个线卡串口单元311、一个第二串口连接器312及一个第二线路驱动器/接收器314，所述第二串口连接器312与所述第二线路驱动器/接收器314相连接，本实施方式中，第二串口连接器312为RJ45串口连接器，第二线路驱动器/接收器314为RS232线路驱动器/接收器。在所述线卡串口单元311相对于背板模块110，也即相对于串口切换单元122的发送方向(TX)，线卡串口单元311分别与第二线路驱动器/接收器314及背板模块110相连接，在线卡串口单元311相对于背板模块110，也即相对于串口切换单元122的接收方向(RX)，背板模块110与第二线路驱动器/接收器314共同连接至线卡串口单元311。

可以理解的是，各线卡串口模块中的第二串口连接器及第二线路驱动器/接收器依需要自行设置，本实施方式中，每个线卡串口模块均包括对应的线卡串口单元、第二串口连接器及第二线路驱动器/接收器，如槽位2的线卡串口模块320也包括一个线卡串口单元321、一个第二串口连接器322及一个第二线路驱动器/接收器324，依次类推，其他各线卡串口模块与线卡串口模块310结构基本相同，在此不再赘述。

线卡串口切换装置300中依需要在线卡串口模块中设置相应的第二串口连接器及第二线路驱动器/接收器，从而使需完成单盘测试的线卡串口模块能单独进行单盘测试。

请参阅图4，其为本发明第四实施方式提供的一种线卡串口切换装置400，线卡串口切换装置400与本发明第三实施方式提供的线卡串口切换装置300基本相同，不同之处在于线卡串口切换装置400中还包括一个数据缓冲器180a。

假设当前第一串口连接器126的串口已经切换到线卡槽位1的线卡串口模块310上，此时数据缓冲器180a为打开状态，在各线卡串口模块相对于串口切换单元122的接收方向，数据缓冲器180a发送到槽位线卡单元310、320至3N0的信号都为非高阻的状态，在线卡串口模块320相对于数据缓冲器180a的接收方向，线卡串口单元321中的A结点上数据缓冲器180a和线卡串口模块320的第二线路驱动器/接收器324送过来的信号都为有效状态，此时，线卡串口模块320不会接收输入命令，线卡串口模块320的第二串口连接器322无法使用。当第一串口连接器126的串口切换到主用串口单元162上时，线卡串口模块310至3N0中对应的串口连接器均可用。

线卡串口切换装置400中，通过设置数据缓冲器180a的同时在线卡串口模块中也设置相应的第二串口连接器及一个第二线路驱动器/接收器，以适应线卡串口模块的槽位密度较大且同时还需要对各线卡串口模块310、320、…、3N0进行单盘调试的场合。

请参阅图5，其为本发明第五实施方式提供的一种线卡串口切换装置500，所述线卡串口切换装置500与第一实施方式的线卡串口切换装置100基本相同，不同之处在于命令控制模块不同，本实施方式中，命令控制模块包括一个按键单元190，所述按键单元190与串口切换单元122的命令端C1相连接且通过按键方式发送串口切换命令以控制串口切换单元122切换相应的线卡串口模块。本实施方式中，串口切换单元122在多个线卡串口模块310、320、…、3N0之间进行串口切换。可以理解的是，线卡串口切换装置500的主用串口备份模块160也是用以在串口切换单元122进行配置或者失效时对串口切换单元122实现重新配置。

系统管理员通过按键切换的方式，在主机10上对某一个线卡串口模块进行调试或配置，线卡串口模块的切换动作可以设置为循环顺序执行，按照从310、320、…、3N0这样的顺序循环执行，串口切换单元122每接收一次按键开关的电平，执行一次切换的动作。正常工作的情况下只有一个串口单元对应的切换开关是和第一线路驱动器/接收器124的发送端/接收端连通的，本实施方式中，第一串口连接器126默认通过串口切换单元122连接到主用串口备份模块160的主用串口单元162上，可以理解的是，第一串口连接器126默认连接的相应串口可以依据实际需要自行设定，如可设置第一串口连接器126默认连接到线卡串口模块310。

由于第一串口连接器126默认连接到主用串口单元162上，此时串口切换单元122内部同主用串口单元162连接的开关是闭合的，若第一串口连接器126的串口需要从主用串口单元162切换到槽位2的线卡串口模块320上，那么通过外部按键单元190使能，第一次按键使能切换到槽位1的线卡串口模块310，此时除了线卡串口模块310的开关是闭合之外，其他开关均是断开的，继续使能按键单元190，第二次的按键动作便可以将其切换到线卡串口模块320上，此时除了线卡串口模块320的开关是闭合之外，其他开关均是断开的。如果要从线卡串口模块320切换到其他串口上，可以按照设定的顺序使能外部按键单元190切换到相应目标线卡模块的串口上。

本发明提供的线卡串口切换装置500通过设置按键单元190操作按键开关的方式，接收外部指令，适用于没有FPGA/CPLD等可编程逻辑器件的情况，通过按键的方式进行切换，避免线卡串口模块出现错误如死机时无法将第一串口连接器切换到其他的线卡串口模块，提高了实用性。

请参阅图6，其为本发明实施方式提供的一种线卡串口切换方法，其用于通过外部主机10对多个线卡串口模块实现串口切换，所述线卡串口切换方法包括以下步骤：

S110：发送串口切换命令；

S120：接收所述串口切换命令；

S130：根据所述串口切换命令进行串口切换。

在步骤S110中，在线卡串口切换装置100～400中，利用命令解析单元142发送串口切换命令，命令解析单元142接收从主机10经第一串口连接器126及第一线路驱动器/接收器124发送过来的数据码流并解析出相应的串口切换命令后发送至串口切换单元122。可以理解的是，在第五实施方式提供的线卡串口切换装置500中，利用按键单元190通过按键方式发送电平信号的串口切换命令至串口切换单元122。

在步骤S120中，在线卡串口切换装置100～400中，利用串口切换单元122接收命令解析单元142发送的串口切换命令。在线卡串口切换装置500中，利用串口切换单元122接收按键单元190输入的串口切换命令。

在步骤S130中，在线卡串口切换装置100～500中，串口切换单元122根据接收的相应串口切换命令控制相应的线卡串口模块进行串口切换。可以理解的是，在线卡串口切换装置500中，管理员通过按键切换的方式，线卡串口模块的切换动作设置为循环顺序执行，按照从310、320、…、3N0这样的顺序循环执行，串口切换单元122每接收一次按键开关的电平，执行一次切换的动作。

本发明实施方式提供的线卡串口切换方法中，利用串口切换单元122直接接收相应的串口切换命令来控制相应的线卡串口模块进行相应的串口切换，无需线卡串口模块接收串口切换命令后通过带外控制的方式与串口切换单元进行交互通信，操作简单。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其他各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种线卡串口切换装置，其用于通过外部主机对多个线卡串口模块实现串口切换，所述线卡串口切换装置包括：

一个背板模块，其用于分别与所述各线卡串口模块相连接；

一个主控切换模块，其用于与所述背板模块相连接；

一个命令控制模块，其用于与所述主控切换模块相连接并发送串口切换命令至所述主控切换模块以控制所述主控切换模块经所述背板模块切换相应的线卡串口模块实现串口切换。

2.如权利要求1所述的线卡串口切换装置，其特征在于，所主控切换模块包括一个串口切换单元、一个第一线路驱动器/接收器及一个第一串口连接器，所述串口切换单元分别与所述背板模块及所述第一线路驱动器/接收器相连接，所述第一串口连接器分别与所述第一线路驱动器/接收器及所述主机相连接。

3.如权利要求2所述的线卡串口切换装置，其特征在于，所述命令控制模块包括依次连接的一个分频单元及一个命令解析单元，在所述串口切换单元相对于所述第一线路驱动器/接收器的接收方向所述第一线路驱动器/接收器分别与所述命令解析单元及所述串口切换单元相连接，所述分频单元用于控制所述命令解析单元从所述第一线路驱动器/接收器接收并解析所述主机发送的串口切换命令，所述命令解析单元根据解析的串口切换命令控制所述串口切换单元切换相应的线卡串口模块。

4.如权利要求3所述的线卡串口切换装置，其特征在于，所述线卡串口切换装置还包括一个主控串口备份模块，所述主控串口备份模块分别与所述第一线路驱动器/接收器及所述串口切换单元相连接用以在所述串口切换单元失效时配置所述串口切换单元。

5.如权利要求4所述的线卡串口切换装置，其特征在于，所述主控串口备份模块包括一个主用串口单元及一个数据缓冲单元，在所述主用串口单元的接收方向所述数据缓冲单元与所述串口切换单元相连接并共同接至所述主用串口单元，在所述主用串口单元的发送方向所述主用串口单元分别与所述数据缓冲单元及所述串口切换单元相连接，在所述串口切换单元相对于所述第一线路驱动器/接收器的接收方向所述第一线路驱动器/接收器分别与所述数据缓冲单元及所述串口切换单元相连接，在所述串口切换单元相对于所述第一线路驱动器/接收器的发送方向所述数据缓冲单元与所述串口切换单元相连接并共同接至所述第一线路驱动器/接收器。

6.如权利要求5所述的线卡串口切换装置，其特征在于，所述至少一个线卡串口模块包括一个线卡串口单元、一个第二串口连接器及一个第二线路驱动器/接收器，所述第二串口连接器与所述第二线路驱动器/接收器相连接，在所述线卡串口单元相对于所述串口切换单元的发送方向所述线卡串口单元分别与所述第二线路驱动器/接收器及所述背板模块相连接，在所述线卡串口单元相对于所述串口切换单元的接收方向所述背板模块与所述第二线路驱动器/接收器共同连接至所述线卡串口单元。

7.如权利要求2-6任一项所述的线卡串口切换装置，其特征在于，所述线卡串口切换装置还包括一个数据缓冲器，所述数据缓冲器分别与所述背板模块及所述串口切换单元相连接且所述串口切换单元根据所述主机的控制命令控制所述数据缓冲器的开关。

8.如权利要求2-5任一项所述的线卡串口切换装置，其特征在于，所述命令控制模块包括一个按键单元，所述按键单元与所述串口切换单元相连接且通过按键方式发送串口切换命令以控制所述串口切换单元切换相应的线卡串口模块。

9.一种线卡串口切换方法，其用于通过外部主机对多个线卡串口模块实现串口切换，所述线卡串口切换方法包括以下步骤：

发送串口切换命令；

接收所述串口切换命令；

根据所述串口切换命令进行串口切换。

10.如权利要求9所述的线卡串口切换方法，其特征在于，所述串口切换命令为电平信号或外部主机发送的数据码流。