CN106598902A - 一种可实现板卡热插拔的cpu控制板及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可实现板卡热插拔的CPU控制板及其实现方法，CPU控制板包括：CPU、IO模块、电源控制模块、数据接口模块，其特征在于，所述CPU通过所述IO模块实现对板卡的信号检测、人机交互、输入输出指示，所述CPU通过所述电源控制模块实现对板卡的电源供电，所述CPU利用数据接口管理所述数据接口模块，所述CPU利用数据总线并通过所述数据接口模块实现与板卡之间的数据交互；CPU控制板中存储有实现板卡热插拔的控制程序。本发明既保证了在板卡热拔插过程中不出现硬件损坏、误动等问题，又避免了因板卡异常拔出导致程序死锁和系统崩溃的问题，同时提高了现场工作的效率。

Description

一种可实现板卡热插拔的CPU控制板及其实现方法
技术领域
本发明涉及电力系统配电自动化领域，特别是涉及一种可实现板卡热插拔的CPU控制板及其实现方法。
背景技术
电力系统配电自动化终端产品投入现场运行以后，因维护需要经常会出现板卡插拔或者更换的情况，为防止终端单元在板卡插拔过程中出现损坏、设备误动等问题，以上工作都是在断电的情况下进行的，而终端单元完成插拔或者更换后，每次上电一般都要重新完成复位、自检、初始化等一系列工作，需要经过较长的一段时间，这样就影响了现场维护人员的工作效率。
为改善在断电的情况下进行终端单元插拔或者更换的工作机制，节省现场人员维护时间，提高工作效率，板卡热拔插操作的需求就诞生了。不过，目前板卡的热插拔过程中因电源和数据接口的接通或者关断，会在数据线或者信号线上产生一定程度的电涌，极易出现硬件损坏或者损伤，还可能导致其它板卡遥控出口(如遥控、遥调板)误动，造成一定的经济损失；如果板卡正在被其他进程访问，板卡与系统有数据交互，板卡拔出很可能会导致其他进程死锁甚至整个系统崩溃。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种可实现板卡热插拔的CPU控制板及其实现方法，在板卡带电工作的状态下实现板卡的热插拔，既保证了在板卡热插拔过程中不出现损坏、误动等问题，又避免了因板卡异常拔出导致程序死锁和系统崩溃的问题，同时提高了现场工作的效率。
本发明解决上述问题所采取的技术方案是：一种可实现板卡热插拔的CPU控制板，包括：CPU、IO模块、电源控制模块、数据接口模块，其特征在于，所述CPU通过所述IO模块实现对板卡的信号检测、人机交互、输入输出指示，所述CPU通过所述电源控制模块实现对板卡的电源供电，所述CPU利用数据接口管理所述数据接口模块，所述CPU利用数据总线并通过所述数据接口模块实现与板卡之间的数据交互；CPU控制板中存储有实现板卡热插拔的控制程序。
所述IO模块通过一个按键或一个开关实现人机交互功能。
所述IO模块通过两个LED指示灯或一块液晶屏指示板卡工作状态。
所述电源控制模块可以很好地解决板卡热插拔对系统供电电压冲击的问题。
所述数据接口模块可以很好地解决板卡热插拔对数据线、控制线、地址线等系统总线的干扰问题，同时可有效地防止因板卡异常拔出导致程序死锁和系统崩溃的问题。
板卡设有与系统独立的状态指示，能够明确地指示出板卡故障的原因，方便指导调试和问题查找。
CPU控制板的板卡热插拔的实现方法，包括以下步骤：
步骤1、将板卡母板CPU控制板之间电连接，板卡母板和CPU控制板的电连接方式包括两种，一种是CPU控制板设计在板卡的母板上与板卡合二为一，另一种是CPU控制板独立设计、然后通过其他背板与板卡母板连接。
步骤2、在带电工作状态下将板卡投运；
2-1、将板卡插入母板，CPU控制板检测板卡加电请求信号是否已置位，如果是，则转步骤2-3，如果否，则转步骤2-2；
2-2、按下人机交互的按键或开关，CPU通过脉宽检测方式检测按键或开关信号是否有效，如果否，则退出板卡热插入流程，如果是，则给板卡上电；
2-3、板卡得电后开始工作，完成初始化并开始自检工作，如果板卡自检不正常，则退出板卡热插入流程，如果板卡自检正常，置位投运正常信号，同时投运指示灯亮起并有规律地闪烁、或者通过液晶屏指示；
2-4、CPU检测板卡投运正常信号是否有效，如果否，则退出板卡热插入流程，如果是，设置数据交互信号有效，数据通道打开；
2-5、下一步将进行数据交互，所以必须保证热插入的板卡已经正常工作，否则可能导致系统崩溃，所以要对板卡进行二次检测并判断是否正常，如果否，则退出板卡热插入流程，如果是，置位板卡正常信号，板卡工作状态指示灯亮起、或者通过液晶屏指示；
2-6、CPU控制板中存储的应用程序检测板卡正常信号是否有效，如果否，则退出板卡热插入流程，如果是，转步骤2-7；
2-7、判断板卡是否非忙碌状态，如果否，则转步骤2-6，如果是，置位板卡忙信号，并转步骤2-8；
2-8、CPU应用程序与板卡进行正常的数据交互；
2-9、判断数据交互是否完毕，如果否则转步骤2-8，如果是则将板卡忙信号复位；
2-10、CPU应用程序与板卡之间、母板与板卡进行正常的数据通讯，系统进入正常的工作状态，板卡投运成功。
步骤3、在带电工作状态下将板卡退出；
3-1、板卡需要拔出时，CPU控制板首先检测板卡断电请求信号是否已置位，如果是，则转步骤3-3，如果否，则转步骤3-2；
3-2、按下人机交互的按键或开关，CPU通过脉宽检测方式检测按键或开关信号是否有效，如果否，则退出板卡热拔出流程，如果是，则置位板卡断电请求信号后转步骤3-3；
3-3、CPU控制板判断当前该板卡是否有数据交互，如果正在进行数据交互，则退出板卡热拔出流程，等待板卡忙信号清零以后再从步骤3-1开始，如果当前板卡无数据交互，则转步骤3-4；
3-4、CPU控制板复位板卡正常信号标志，关闭数据通道，继续给板卡断电，然后熄灭工作状态指示灯、或者通过液晶屏指示；
3-5、工作状态指示灯熄灭后、或者通过液晶屏指示后，即可将板卡拔出，板卡退出成功。
本发明的有益效果：本发明使得在板卡带电工作的状态下进行板卡的热插拔时，既保证了在板卡热拔插过程中不出现硬件损坏、误动等问题，又避免了因板卡异常拔出导致程序死锁和系统崩溃的问题，同时提高了现场工作的效率。同时，本发明应用的CPU控制板和实现方法具有硬件设计简单、使用方便、工作可靠等优点，极大提高了产品的可扩展性、易维护性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是板卡投运逻辑图
图3是板卡退出逻辑图
具体实施方式
下面结合附图，具体说明本发明的结构和实现方法。
如图1所示是一种可实现板卡热插拔的CPU控制板的结构示意图，包括：CPU、IO模块、电源控制模块、数据接口模块，其特征在于，所述CPU通过所述IO模块实现对板卡的信号检测、人机交互、输入输出指示，所述CPU通过所述电源控制模块实现对板卡的电源供电，所述CPU利用数据接口管理所述数据接口模块，所述CPU利用数据总线并通过所述数据接口模块实现与板卡之间的数据交互；CPU控制板中存储有实现板卡热插拔的控制程序。
在具体实施时，还需要在CPU控制板的IO模块中，设置一个按键实现人机交互功能，通过按下按键，开始板卡投运或者退出；设置两个LED指示灯，指示板卡是否正常、是否有数据交互正在进行。
在本实施例中，板卡的投运、退出请求和工作状态的人机交互途径，是通过设置一个按键“Switch”、两个LED指示灯，“RUN”指示板卡运行状态、“State”指示CPU对板卡的管理状态。
板卡热插拔的实现方法，包括以下步骤：
步骤1、将板卡母板CPU控制板之间电连接，板卡母板和CPU控制板的电连接方式包括两种，一种是CPU控制板设计在板卡的母板上与板卡合二为一，另一种是CPU控制板独立设计、然后通过其他背板与板卡母板连接。
步骤2、在带电工作状态下将板卡投运；
2-1、将板卡插入母板，CPU控制板首先检测板卡加电请求信号“BPWR_ON”是否已置位，如果是，则转步骤2-3，如果否，则转步骤2-2；
2-2、按下人机交互的按键(即按下按键“Switch”3秒钟，时间可根据需要设定)，CPU通过脉宽检测方式检测按键信号(即“Power_ON_OFF”)持续3秒是否有效，如果否，则退出板卡热插入流程，如果是，则给板卡上电(置位BPWR_ON引脚)；
2-3、板卡得电后开始工作，完成初始化并开始自检工作，如果板卡自检不正常，则退出板卡热插入流程，如果板卡自检正常，置位投运正常(“Board_OK”)信号，同时投运(“RUN”)指示灯亮起并有规律地闪烁；
2-4、CPU检测板卡投运正常(“Board_OK”)信号是否有效，如果否，则退出板卡热插入流程，如果是，设置数据交互(“DATA_ON”)信号有效，数据通道打开；
2-5、对板卡进行二次检测并判断是否正常，如果否，则退出板卡热插入流程，如果是，置位板卡正常(“Board_normal”)信号，板卡工作状态(“State”)指示灯亮起；
2-6、CPU控制板中存储的应用程序检测板卡正常(“Board_normal”)信号是否有效，如果否，则退出板卡热插入流程，如果是，转步骤2-7；
2-7、判断板卡是否非忙碌(即“Board_busy”信号无效)状态，如果否，则转步骤2-6，如果是，置位板卡忙(“Board_busy”)信号，并转步骤2-8；
2-8、CPU应用程序与板卡进行正常的数据交互；
2-9、判断数据交互是否完毕，如果否则转步骤2-8，如果是则将板卡忙(“Board_busy”)信号复位(清零)；
2-10、CPU应用程序与板卡之间、母板与板卡进行正常的数据通讯，系统进入正常的工作状态，板卡投运成功。
步骤3、在带电工作状态下将板卡退出；
3-1、板卡需要拔出时，CPU控制板首先检测板卡断电请求信号“BPWR_OFF”是否已置位，如果是，则转步骤3-3，如果否，则转步骤3-2；
3-2、按下人机交互的按键(即按下按键“Switch”3秒钟，时间可根据需要设定)，CPU通过脉宽检测方式检测按键信号是否有效，如果否，则退出板卡热拔出流程，如果是，则置位“BPWR_OFF”板卡断电请求信号后转步骤3-3；
3-3、CPU控制板判断当前该板卡是否有数据交互，如果正在进行数据交互，则退出板卡热拔出流程，等待板卡忙(“Board_busy”)信号清零以后再从步骤3-1开始，如果当前板卡无数据交互，则转步骤3-4；
3-4、CPU控制板复位板卡正常(“Board_normal”)信号标志，关闭数据通道(复位DATA_ON)，继续给板卡断电(复信BPWR_ON引脚)，然后熄灭工作状态(“State”)指示灯；
3-5、工作状态(“State”)指示灯熄灭后，即可将板卡拔出，板卡退出成功。

Claims (5)

1.一种可实现板卡热插拔的CPU控制板，包括：CPU、IO模块、电源控制模块、数据接口模块，其特征在于，所述CPU通过所述IO模块实现对板卡的信号检测、人机交互、输入输出指示，所述CPU通过所述电源控制模块实现对板卡的电源供电管理，所述CPU利用数据接口管理所述数据接口模块，所述CPU利用数据总线并通过所述数据接口模块实现与板卡之间的数据交互；CPU控制板中存储有实现板卡热插拔的控制程序。
2.根据权利要求1所述的一种可实现板卡热插拔的CPU控制板，其特征在于，所述IO模块通过一个按键或一个开关实现人机交互功能。
3.根据权利要求1所述的一种可实现板卡热插拔的CPU控制板，其特征在于，所述IO模块通过两个LED指示灯或一块液晶屏指示板卡的工作状态。
4.根据权利要求1所述的CPU控制板的板卡热插拔的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将板卡母板与CPU控制板之间电连接；
步骤2、在带电工作状态下将板卡投运；
2-1、将板卡插入母板，CPU控制板检测板卡加电请求信号是否已置位，如果是，则转步骤2-3，如果否，则转步骤2-2；
2-2、按下人机交互的按键或开关，CPU通过脉宽检测方式检测按键或开关信号是否有效，如果否，则退出板卡热插入流程，如果是，则给板卡上电；
2-3、板卡得电后开始工作，完成初始化并开始自检工作，如果板卡自检不正常，则退出板卡热插入流程，如果板卡自检正常，置位投运正常信号，同时投运指示灯亮起并有规律地闪烁、或者通过液晶屏指示；
2-4、CPU检测板卡投运正常信号是否有效，如果否，则退出板卡热插入流程，如果是，设置数据交互信号有效，数据通道打开；
2-5、对板卡进行二次检测并判断是否正常，如果否，则退出板卡热插入流程，如果是，置位板卡正常信号，板卡工作状态指示灯亮起、或者通过液晶屏指示；
2-6、CPU控制板中存储的应用程序检测板卡正常信号是否有效，如果否，则退出板卡热插入流程，如果是，转步骤2-7；
2-7、判断板卡是否非忙碌状态，如果否，则转步骤2-6，如果是，置位板卡忙信号，并转步骤2-8；
2-8、CPU应用程序与板卡进行正常的数据交互；
2-9、判断数据交互是否完毕，如果否则转步骤2-8，如果是则将板卡忙信号复位；
2-10、CPU应用程序与板卡之间、母板与板卡进行正常的数据通讯，系统进入正常的工作状态，板卡投运成功；
步骤3、在带电工作状态下将板卡退出；
3-1、板卡需要拔出时，CPU控制板首先检测板卡断电请求信号是否已置位，如果是，则转步骤3-3，如果否，则转步骤3-2；
3-2、按下人机交互的按键或开关，CPU通过脉宽检测方式检测按键或开关信号是否有效，如果否，则退出板卡热拔出流程，如果是，则置位板卡断电请求信号后转步骤3-3；
3-3、CPU控制板判断当前该板卡是否有数据交互，如果正在进行数据交互，则退出板卡热拔出流程，等待板卡忙信号清零以后再从步骤3-1开始，如果当前板卡无数据交互，则转步骤3-4；
3-4、CPU控制板复位板卡正常信号标志，关闭数据通道，继续给板卡断电，然后熄灭工作状态指示灯、或者通过液晶屏指示；
3-5、工作状态指示灯熄灭后、或者通过液晶屏指示后，即可将板卡拔出，板卡退出成功。
5.根据权利要求4所述的CPU控制板的板卡热插拔的实现方法，其特征在于，步骤1中所述的板卡母板和CPU控制板的电连接方式包括两种，一种是CPU控制板设计在板卡的母板上与板卡合二为一，另一种是CPU控制板独立设计、然后通过其他背板与板卡母板连接。
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