CN105718337B - 基于fpga的主备板卡在位自动检测及切换的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的系统及方法，通过响应速度及检测速度快；节省CPU的资源，主备状态自动设置而无需CPU参与；基于FPGA实现，集成度高，方式灵活，且主备状态也可通过CPU设置；方法简单，耗费的FPGA逻辑资源极低。

Description

基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的系统及方法
技术领域
本发明涉及主备板卡在位自动检测及切换领域，具体涉及一种基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的系统及方法。
背景技术
目前许多主备板卡在位自动检测及主备状态切换基于软件实现，在位检测及主备状态切换速度慢且耗费CPU资源。即使主备板卡在位自动检测及主备状态切换基于硬件的实现，方式较单一，不灵活，响应速度慢，且后续功能升级存在很大的局限性。
发明内容
为了克服上述现有设备的不足，本发明提供一种基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的系统及方法，其节省CPU资源，集成度高，方式灵活且响应速度及检测速度快。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的系统，其特征在于：包括CPU接口控制模块、开机延时模块、自动检测切换模块、主备状态控制输出模块和波形发生器模块，
所述CPU接口控制模块，根据CPU的BUS总线读写时序，实现CPU通过BUS总线操作FPGA内部存储单元；
所述开机延时模块，用于系统开机后延迟时间；
所述自动检测切换模块，根据计数法计算输入的波形频率，从而确定板卡的状态为主为备或者不在位，并将锁定的状态信息输出；
所述主备状态控制输出模块，用于将在位状态检测模块输出的板卡在位状态与CPU所设定的状态进行判定，并将最终的状态反馈给CPU, 同时控制波形发生器的输出；
所述波形发生器，用于根据板卡的在位状态和CPU配置的系统状态参数产生特定频率的波形输出。
本发明的另一种目的在于提供一种基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的方法，其特征在于包括如下步骤：
基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）系统上电后，CPU通过LocalBus总线对FPGA内部的模式寄存器和工作状态寄存器进行配置；
2）自动检测切换模块延时等待到FPGA内部寄存器配置完毕及波形发生器状态稳定；
3）波形发生器稳定后，启动并发出预先设定的备卡状态频率波形到对端板卡；在启动波形发生器的同时，也启动自动检测切换模块，对本板卡接收到的波形进行检测；
4）两块板卡的自动检测切换模块对本板卡接收到的频率波形状态进行判断，从而对波形发生器的工作状态进行切换；
5）自动检测切换模块将波形发生器的工作状态刷新到板卡工作状态寄存器供CPU查询使用。
6）返回步骤4）进行实时检测查询，对板卡状态的实时刷新。
作为上述技术方案的改进，所述步骤1）中对FPGA配置的具体步骤为：将板卡的主备切换模式由手动切换模式配置成自动检测切换模式，同时将本板的工作状态寄存器预先配置为从模式。
作为上述技术方案的改进，所述步骤3）中所述自动检测切换模块通过计数法频率对本板卡进行检测。
作为上述技术方案的改进，所述步骤4）中自动检测切换模块根据上电竞争方式通过对本板卡接收到的频率波形状态进行判断。
作为上述技术方案的改进，所述步骤4）自动检测切换模块对波形发生器的工作状态进行切换的具体步骤为：
若接收到的频率波形为主卡状态频率波形，波形发生器工作状态保持不变，
若接收到的频率波形为备卡状态频率波形或接收不到波形，则将波形发生器的输出切换为主状态频率波形。
本发明的有益效果：
本发明一种基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的系统及方法，通过响应速度及检测速度快；节省CPU的资源，主备状态自动设置而无需CPU参与；基于FPGA实现，集成度高，方式灵活，且主备状态也可通过CPU设置；方法简单，耗费的FPGA逻辑资源极低。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的流程图；
图2为本发明较佳实施例的板卡状态检测切换流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的系统，其特征在于：包括CPU接口控制模块、开机延时模块、在位状态检测模块、主备状态控制输出模块和波形发生器模块，
所述CPU接口控制模块，根据CPU的BUS总线读写时序，实现CPU通过BUS总线操作FPGA内部存储单元；
所述开机延时模块，用于系统开机后延迟时间；
所述自动检测切换模块，用于根据计数法计算输入的波形频率，从而确定板卡的状态为主或者为备或者不在位，并将锁定的状态信息输出；
所述主备状态控制输出模块，用于将在位状态检测模块输出的板卡在位状态与CPU所设定的状态进行判定，并将最终的状态反馈给CPU, 同时控制波形发生器的输出；
所述波形发生器，用于根据板卡的在位状态和CPU配置的系统状态参数产生特定频率的波形输出。
参考图1和图2，本发明实施例另外一个目的在于提供一种基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的方法，其特征在于包括如下步骤：
1）系统上电后，CPU通过LocalBus总线对FPGA内部的模式寄存器和工作状态寄存器进行配置；将板卡的主备切换模式由手动切换模式配置成自动检测切换模式，同时将本板的工作状态寄存器预先配置为从模式。
2）系统开机上电后，自动检测切换模块延时等待至FPGA内部寄存器配置完毕，及波形发生器状态稳定；
3）波形发生器稳定后，启动并发出预先设定的备卡状态频率波形到对端板卡；
4）在启动波形发生器的同时，也启动自动检测切换模块，对本板卡接收到的波形进行计数法频率检测；
5）两块板卡的自动检测切换模块根据上电竞争方式通过对本板卡接收到的频率波形状态进行判断，从而对波形发生器的工作状态进行切换，如果接收到的频率波形为主卡状态频率波形，波形发生器工作状态保持不变，如果为备卡状态频率波形或接收不到波形，则将波形发生器的输出切换为主状态频率波形。
6）自动检测切换模块将波形发生器的工作状态刷新到板卡工作状态寄存器供CPU查询使用。
7）系统跳转到第4步进行实时检测查询，保证板卡状态的实时刷新。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)系统上电后，CPU通过LocalBus总线对FPGA内部的模式寄存器和工作状态寄存器进行配置；
2)自动检测切换模块延时等待到FPGA内部寄存器配置完毕及波形发生器状态稳定；
3)波形发生器稳定后，启动并发出预先设定的备卡状态频率波形到对端板卡；在启动波形发生器的同时，也启动自动检测切换模块，对本板卡接收到的波形进行检测；
4)两块板卡的自动检测切换模块对本板卡接收到的频率波形状态进行判断，从而对波形发生器的工作状态进行切换；
5)自动检测切换模块将波形发生器的工作状态刷新到板卡工作状态寄存器供CPU查询使用；
6)返回步骤4)进行实时检测查询，对板卡状态的实时刷新。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的方法，其特征在于：所述步骤1)中对FPGA配置的具体步骤为：将板卡的主备切换模式由手动切换模式配置成自动检测切换模式，同时将本板的工作状态寄存器预先配置为从模式。
3.根据权利要求1所述的基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的方法，其特征在于：所述步骤3)中所述自动检测切换模块通过计数法频率对本板卡进行检测。
4.根据权利要求1所述的基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的方法，其特征在于：所述步骤4)中自动检测切换模块根据上电竞争方式通过对本板卡接收到的频率波形状态进行判断。
5.根据权利要求1所述的基于FPGA的主备板卡在位自动检测及切换的方法，其特征在于：所述步骤4)中自动检测切换模块对波形发生器的工作状态进行切换的具体步骤为：
若接收到的频率波形为主卡状态频率波形，波形发生器工作状态保持不变；
若接收到的频率波形为备卡状态频率波形或接收不到波形，则将波形发生器的输出切换为主状态频率波形。
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