CN105242752B - 一种背板及背板的硬件地址取址方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种背板及背板的硬件地址取址方法，所述背板包括若干个插槽，用于连接机箱和可插拔的功能模块，所述所有插槽的第一端均通过第一分压电阻连接第一电压，所述背板上还与若干个插槽对应的设置有若干个插槽电阻，所述每个插槽的第一端通过与其对应的插槽电阻连接第二电压，所述插槽的第一端电压V_ADC作为模数转换器的采样输入电压信号，所述模数转换器通过总线与处理器连接，所述模数转换器的采样基准电压值等于第一电压值和第二电压值的差值，所述第一分压电阻的阻值为固定值，所述若干个插槽电阻的阻值根据所述插槽的数量预先设定。本发明还相应的提供了用于该背板的硬件地址取址方法。本发明非常便于插槽的扩展。

Description

一种背板及背板的硬件地址取址方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种背板及背板的硬件地址取址方法。

背景技术

为了实现更多的功能，很多机箱的背板上设置有很多插槽即硬件接口，通过插槽与一些可插拔的功能模块进行连接实现某些特定的功能。为了便于与这些功能模块进行通信或者对这些功能模块进行监控，通常需要为各个插入插槽的功能模块分配唯一的地址。

目前，常采用如下方法进行硬件地址分配。在背板的插槽上设置多个用于分配硬件地址的引脚，各引脚的信号输出可以为1或0。通过各引脚的数字信号1或0的组合，实现硬件地址的多样化，这样CPU通过检测各引脚的电平就能得到该插槽的地址。例如当背板上有16个插槽时，可以在每个插槽上设置四个引脚，通过0/1编码的方式，四位地址编码从0000到1111，共有2的4次方即16个地址。但是当插槽需要扩展到32个插槽时，就需要32个硬件地址，那么插槽上的引脚个数需要从4个增加到5个。在硬件电路设计中，就可能会因为CPU的I/O资源不够，需重新进行选型，增加设计开发周期，增加硬件成本,从而不利于插槽的扩展。

发明内容

本发明的目的是提供一种利于插槽扩展的硬件地址取址方法和装置。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种背板，包括若干个插槽，用于连接机箱和可插拔的功能模块，所有所述插槽的第一端均通过第一分压电阻连接第一电压，所述背板上还与若干个插槽对应的设置有若干个插槽电阻，每个所述插槽的第一端通过与其对应的插槽电阻连接第二电压，所述插槽的第一端电压V_ADC作为模数转换器的采样输入电压信号，所述模数转换器通过总线与处理器连接，所述模数转换器的采样基准电压值等于第一电压值和第二电压值的差值，所述第一分压电阻的阻值为固定值，若干个所述插槽电阻的阻值根据所述插槽的数量预先设定，即：

预先将模数转换器的采样基准电压均匀分成若干个电压区间，各个所述电压区间与插槽编号间一一对应；

根据所述插槽电阻与第一端电压V_ADC的对应关系和上述电压区间得到与电压区间数量相同的若干个电阻区间；

若干个所述插槽电阻的阻值分别对应地取上述若干个电阻区间内的值。

优选的，若干个所述插槽电阻的阻值分别对应地取若干个电阻区间内的中间值。

具体的，所述插槽电阻的阻值Rn与第一端电压V_ADC之间的关系为Rn＝[V_ADC/(VCC-V_ADC)]*R₀，其中R₀为第一分压电阻的阻值，VCC为第一电压值和第二电压值的差值。

进一步的，所述第一电压为LDO电源转换芯片REF196提供的3.3V电压，所述第二电压为GND电压，所述模数转换器的采样基准电压亦为LDO电源转换芯片REF196提供的3.3V电压。

优选的，所述总线为SPI总线。

优选的，所述第一分压电阻的阻值为1k。

相应的，本发明还提供了一种用于上述所述背板的硬件地址取址方法，所述方法包括以下步骤：

预先将模数转换器的采样基准电压均匀分成若干个电压区间，各个所述电压区间与插槽编号间一一对应；

根据所述插槽电阻与第一端电压V_ADC的对应关系和上述电压区间得到与电压区间数量相同的若干个电阻区间；

将若干个所述插槽电阻的阻值分别对应地取上述若干个电阻区间内的值；

当可插拔功能模块插入任一插槽时，测量此插槽的第一端电压V_ADC值，扫描该第一端电压V_ADC值位于上述哪个电压区间内，根据所述电压区间得到与所述电压区间对应的插槽编号，根据所述插槽编号为所述功能模块进行地址编码。

优选的，将若干个所述插槽电阻的阻值分别对应地取若干个电阻区间内的中间值。

优选的，所述插槽电阻的阻值Rn与第一端电压V_ADC之间的关系为Rn＝[V_ADC/(VCC-V_ADC)]*R₀，其中R₀为第一分压电阻的阻值，VCC为第一电压值和第二电压值的差值。

进一步的，所述将模数转换器的采样基准电压均匀分成若干个电压区间的步骤包括：

预先将模数转换器的最大档位均匀分成若干个档位区间，各个所述档位区间与插槽标号间一一对应；

根据电压和档位的关系以及上述档位区间，将采样基准电压均匀分成若干个电压区间，各个所述电压区间与插槽标号间一一对应，所述的电压和档位的关系为电压＝(采样基准电压/最大档位)*档位区间端点值。

由上述技术方案可知，本发明预设电压区间和插槽编号的对应关系，电阻区间在电压区间的基础上根据插槽电阻与第一端电压V_ADC的对应关系获得，所述插槽电阻取该电阻区间内的值。当可插拔的功能模块插在所述插槽里时，通过模数转换器采集第一端电压V_ADC值，处理器扫描该第一端电压V_ADC值位于哪个电压区间内来判断插槽标号，进而进行地址编码。当需要进行插槽扩展时，只需要改变背板的插槽电阻值，细分电压档位就可以扩展插槽，非常便于插槽的扩展。

本发明优选实施例的有益效果如下：

1)分压取地址的方式，只需改变背板的插槽电阻电阻值，细分电压档位就可以扩展插槽；

2)通过SPI总线的方式，IO资源占用少；

3)取址方法精度高。任何一个功能模块插在这个插槽里面，通过AD采集，处理器即可通过SPI总线的通信方式得知功能模块的地址。

附图说明

图1是本发明背板的一个实施例的电路原理示意图；

图2是本发明背板的一个实施例的部分电路原理示意图；

图3是本发明取址方法的一个实施例的AD档位、电压、电阻分区示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种背板，包括若干个插槽，用于连接机箱和可插拔的功能模块，所有所述插槽的第一端均通过第一分压电阻连接第一电压，所述背板上还与若干个插槽对应的设置有若干个插槽电阻，每个所述插槽的第一端通过与其对应的插槽电阻连接第二电压，所述插槽的第一端电压V_ADC作为模数转换器的采样输入电压信号，所述模数转换器通过总线与处理器连接，所述模数转换器的采样基准电压值等于第一电压值和第二电压值的差值，所述第一分压电阻的阻值为固定值，若干个所述插槽电阻的阻值根据所述插槽的数量预先设定，即：

预先将模数转换器的采样基准电压均匀分成若干个电压区间，各个所述电压区间与插槽编号间一一对应；

根据所述插槽电阻与第一端电压V_ADC的对应关系和上述电压区间得到与电压区间数量相同的若干个电阻区间；

若干个所述插槽电阻的阻值分别对应地取上述若干个电阻区间内的值。

本发明预设电压区间和插槽编号的对应关系，电阻区间在电压区间的基础上根据插槽电阻与第一端电压V_ADC的对应关系获得，所述插槽电阻取该电阻区间内的值。当可插拔的功能模块插在所述插槽里时，通过模数转换器采集第一端电压V_ADC值，处理器扫描该第一端电压V_ADC值位于哪个电压区间内来判断插槽标号，进而进行地址编码。当需要进行插槽扩展时，只需要改变背板的插槽电阻值，细分电压档位就可以扩展插槽，非常便于插槽的扩展。

具体的，在本发明背板的某些优选实施例中，请参考图1，其中图1左部分的箭头和图1右部分箭头表示图左和图右具有连接关系，所述第一电压为LDO电源转换芯片REF196提供的3.3V电压，所述第二电压为GND电压，所述模数转换器的采样基准电压亦为LDO电源转换芯片REF196提供的3.3V电压。其中R0为第一分压电阻，在实际应用中，可取固定值1k(精度为1％)。假设有m个插槽，R1、R2……Rm为与m个插槽分别对应设置的插槽电阻，插槽分压输出ADC_addr1、ADC_addr2……ADC_addrm作为模数转换器的采样输入电压。LDO电源转换芯片REF196主要提供精准的3.3V电压，给模数转换器独立供电，精度范围-2mv～+2mv。

优选的，在本发明背板的某些优选实施例中，所述总线为SPI总线。在实际应用中，模数转换器可以采用AD7910芯片,处理器可以采用ARM处理器。AD7910采用10bit的采样速率进行AD采集，共有1024档位。请参照图1所示，其中ADC_addr作为采样电压信号输入，SDATA作为SPI的数据输出，数据格式表示以采样间隔进行电压采样所对应的数据值。SCLK表示SPI的工作时钟，C/S为SPI片选信号。处理器使SCLK输出10MHz时钟同步AD7910芯片SPI总线，处理器选择AD7910的片选信号C/S，使得AD7910将ADC_addr采样电压自动转成16进制数据data，SDATA作为SPI的数据输出，处理器可直接从SDATA上读出当前采样电压的16进制数据data，处理器根据AD转换公式得出当前采样电压值V₀如下：

V₀＝3.3V/1024*data ——式1

当可插拔功能模块插入任一插槽时，此插槽的第一端电压V_ADC作为AD7910的采样输入电压，处理器读出并计算处该当前采样电压值V₀，扫描该电压值V₀位于上述哪个电压区间内，根据所述电压区间得到与所述电压区间对应的插槽编号，根据所述插槽编号为所述功能模块进行地址编码。

具体的，所述插槽电阻的阻值Rn与第一端电压V_ADC之间的关系为Rn＝[V_ADC/(VCC-V_ADC)]*R₀，其中R₀为第一分压电阻的阻值，VCC为第一电压值和第二电压值的差值。

请参照图2，插槽第一端电压(即背板插槽分压电压)V_ADC与插槽电阻(即背板分压电阻)R_n的关系如下所示：

VCC*Rⁿ/(R₀+R_n)＝V_ADC ——式2

Rⁿ/R₀＝V_ADC/VCC-V_ADC ——式3

其中：VCC已知，R₀已知。

R_n＝[V_ADC/VCC-V_ADC]*R₀ ——式4

其中n＝1，2…m，m为插槽的个数，VCC为第一电压值和第二电压值的差值。

优选的，在本发明背板的某些优选实施例中，若干个所述插槽电阻的阻值分别对应地取若干个电阻区间内的中间值。插槽电阻的阻值取各电阻区间的中间值，可以提高采样的可靠性。

相应的，本发明还提供了用于上述背板的硬件地址取址方法，所述方法包括以下步骤：

预先将模数转换器的采样基准电压均匀分成若干个电压区间，各个所述电压区间与插槽编号间一一对应；

根据所述插槽电阻与第一端电压V_ADC的对应关系和上述电压区间得到与电压区间数量相同的若干个电阻区间；

将若干个所述插槽电阻的阻值分别对应地取上述若干个电阻区间内的值；

当可插拔功能模块插入任一插槽时，测量此插槽的第一端电压V_ADC值，扫描该第一端电压V_ADC值位于上述哪个电压区间内，根据所述电压区间得到与所述电压区间对应的插槽编号，根据所述插槽编号为所述功能模块进行地址编码。

本发明取址方法预设电压区间和插槽编号的对应关系，电阻区间在电压区间的基础上根据插槽电阻与第一端电压V_ADC的对应关系获得，所述插槽电阻取该电阻区间内的值。当可插拔的功能模块插在所述插槽里时，通过模数转换器采集第一端电压V_ADC值，处理器扫描该第一端电压V_ADC值位于哪个电压区间内来判断插槽标号，进而进行地址编码。当需要进行插槽扩展时，只需要改变背板的插槽电阻值，细分电压档位就可以扩展插槽，非常便于插槽的扩展。

优选的，在本发明取址方法的某些优选实施例中，将若干个所述插槽电阻的阻值分别对应地取若干个电阻区间内的中间值。插槽电阻的阻值取各电阻区间的中间值，可以提高采样的可靠性。

具体的，所述插槽电阻的阻值Rn与第一端电压V_ADC之间的关系为Rn＝[V_ADC/(VCC-V_ADC)]*R₀，其中R₀为第一分压电阻的阻值，VCC为第一电压值和第二电压值的差值。

具体的，在本发明取址方法的某些优选实施例中，所述将模数转换器的采样基准电压均匀分成若干个电压区间的步骤包括：

预先将模数转换器的最大档位均匀分成若干个档位区间，各个所述档位区间与插槽标号间一一对应；

根据电压和档位的关系以及上述档位区间，将采样基准电压均匀分成若干个电压区间，各个所述电压区间与插槽标号间一一对应，所述的电压和档位的关系为电压＝(采样基准电压/最大档位)*档位区间端点值。

下面针对本发明背板的优选实施例说明本发明背板和取址方法的优选实施例的原理。在该实施例中，所述第一电压为3.3V电压、第二电压为GND电压、电阻R₀＝1K、模数转换器采用AD7910芯片，则VCC＝3.3V，此时AD7910芯片的采样基准电压亦为3.3V。

若电压取0.1V/档，可以扩展成33个插槽，0.2V/档就是16个插槽，0.15V/档就是22个插槽，本方案采用0.15V/档。

AD7910采用10bit的采样速率进行AD采集，共有1024档位。

AD采样精度：3.3V÷1024≈3.3mV；

本方案中取0.15V/档，则分段区间为：0.15V÷3.3mV≈45.45；

将上述1024个档位均匀分成22个档位区间，请参见图3，去掉头、尾各一个取中间的20个档位区间，这20个档位区间与插槽标号1-20一一对应。根据电压和档位的关系以及上述档位区间，将采样基准电压3.3V均匀分成20个电压区间，所述的电压和档位的关系为电压＝(采样基准电压/最大档位)*档位区间端点值，即电压＝(3.3V/1024)*档位区间端点值，电压区间如图3所示，所述20个电压区间亦与插槽标号1-20一一对应。根据所述插槽电阻与第一端电压V_ADC的对应关系(即式3)和上述20个电压区间得到20个电阻区间(请参照图3)。为所述插槽电阻取值时插槽编号为1的插槽电阻R1取对应的第一电阻区间内的值，依此类推，插槽编号为20的插槽电阻R20取对应的第二十个电阻区间内的值。为提高采样可靠性，在电阻选取时，选择AD分段区间中间值所对应的电阻值，即电阻区间的中间值，亦即图3所示的标称电阻值，保证采样具有最高的稳定性及可靠性。在电路设计中，AD采样的电压值，除了电阻配比外，还由供电电压的稳定性决定，在本设计方案中，采用REF196的输出电源为AD采样的参考电压，由REF196自身电气特性决定，3.3V最大压降为100mV，在设计分段区间是采用每46等份为一分段区间，对应的电压值为：46*3.3mV＝151.8mV，对分段区间及AD采样获取的地址无影响，具有较高鲁棒性。

当需要扩展插槽时，可根据需求设计新的配置方案，便于插槽扩展，系统升级。同时本发明的背板和取址方法具有高灵敏度、高精度、高可靠性。

Claims (8)

1.一种背板，包括若干个插槽，用于连接机箱和可插拔的功能模块，其特征在于，所有所述插槽的第一端均通过第一分压电阻连接第一电压，所述背板上还与若干个插槽对应的设置有若干个插槽电阻，每个所述插槽的第一端通过与其对应的插槽电阻连接第二电压，所述插槽的第一端电压V_ADC作为模数转换器的采样输入电压信号，所述模数转换器的采样基准电压值等于第一电压值和第二电压值的差值，所述第一分压电阻的阻值为固定值，若干个所述插槽电阻的阻值根据所述插槽的数量预先设定，即：

预先将模数转换器的采样基准电压均匀分成若干个电压区间，各个所述电压区间与插槽编号间一一对应；

根据所述插槽电阻与第一端电压V_ADC的对应关系和上述电压区间得到与电压区间数量相同的若干个电阻区间；

若干个所述插槽电阻的阻值分别对应地取上述若干个电阻区间内的值；

所述模数转换器通过总线与处理器连接，以使所述处理器当可插拔功能模块插入任一插槽时，测量此插槽的第一端电压V_ADC值，扫描该第一端电压V_ADC值位于上述哪个电压区间内，根据所述电压区间得到与所述电压区间对应的插槽编号，根据所述插槽编号为所述功能模块进行地址编码；

所述插槽电阻的阻值Rn与第一端电压V_ADC之间的关系为Rn＝[V_ADC/(VCC-V_ADC)]*R0，其中R0为第一分压电阻的阻值，VCC为第一电压值和第二电压值的差值。

2.根据权利要求1所述的背板，其特征在于，若干个所述插槽电阻的阻值分别对应地取若干个电阻区间内的中间值。

3.根据权利要求1或2所述的背板，其特征在于，所述第一电压为LDO电源转换芯片REF196提供的3.3V电压，所述第二电压为GND电压，所述模数转换器的采样基准电压亦为LDO电源转换芯片REF196提供的3.3V电压。

4.根据权利要求1或2所述的背板，其特征在于，所述总线为SPI总线。

5.根据权利要求1或2所述的背板，其特征在于，所述第一分压电阻的阻值为1k。

6.一种用于权利要求1到5任一项所述背板的硬件地址取址方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

预先将模数转换器的采样基准电压均匀分成若干个电压区间，各个所述电压区间与插槽编号间一一对应；

根据所述插槽电阻与第一端电压V_ADC的对应关系和上述电压区间得到与电压区间数量相同的若干个电阻区间；

将若干个所述插槽电阻的阻值分别对应地取上述若干个电阻区间内的值；

当可插拔功能模块插入任一插槽时，测量此插槽的第一端电压V_ADC值，扫描该第一端电压V_ADC值位于上述哪个电压区间内，根据所述电压区间得到与所述电压区间对应的插槽编号，根据所述插槽编号为所述功能模块进行地址编码；

所述插槽电阻的阻值Rn与第一端电压V_ADC之间的关系为Rn＝[V_ADC/(VCC-V_ADC)]*R0，其中R0为第一分压电阻的阻值，VCC为第一电压值和第二电压值的差值。

7.根据权利要求6所述的硬件地址取址方法，其特征在于，将若干个所述插槽电阻的阻值分别对应地取若干个电阻区间内的中间值。

8.根据权利要求6或7所述的硬件地址取址方法，其特征在于，将模数转换器的采样基准电压均匀分成若干个电压区间的步骤包括：

预先将模数转换器的最大档位均匀分成若干个档位区间，各个所述档位区间与插槽标号间一一对应；

根据电压和档位的关系以及上述档位区间，将采样基准电压均匀分成若干个电压区间，各个所述电压区间与插槽标号间一一对应，所述的电压和档位的关系为电压＝(采样基准电压/最大档位)*档位区间端点值。