CN111090600B - 一种总线共享的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种总线共享的方法，该方法包括以下步骤：为总线上所有主设备设置优先级；根据优先级不同，给每个主设备设定访问间隔时间，优先级高的主设备的访问间隔时间小于优先级低的主设备的访问间隔时间；通过每个主设备检测总线状态；响应于检测到总线状态为空闲且从空闲时刻开始主设备已等待对应的访问间隔时间，根据共同的轮询表访问总线。通过使用本发明的方法，能够在双管理模块或多管理模块设计下，不用添加额外的器件即可实现总线共享，并实现了总线仲裁功能，避免了总线竞争冲突，还能够提高设备整机的可靠性，实现了多管理模块之间的信息同步，极大的提高了总线的利用率。
Description
技术领域
本领域涉及计算机领域，并且更具体地涉及一种总线共享的方法。
背景技术
当今在主流的交换机、服务器等大型设备中，为了整机的可靠性，普遍采用了多管理模块冗余备份或分工进行整机的电压、温度等监控管理。管理模块通常是CPU或BMC、FPGA等专用芯片，通过I2C或其他总线访问设备内被监控的温度传感器、电压传感器、风扇转速等信息。此外针对以太网PHY芯片的管理，多使用MDIO总线。MDIO总线与I2C总线共同的特点是总线上的所有连接的设备分为主设备与从设备，所有的总线访问均需要主设备发起，然后由从设备响应。因此在总线同时存在多个主设备时，需要一定的方式避免多个主设备同时发起访问产生的冲突。
为了实现上述多个管理模块共同管理设备内的各种传感器和其他芯片，目前通常有3种模式：1.多个管理模块相互分工，通过不同的总线访问不同的传感器及其他芯片，通过另外的总线在主控之间同步信息。缺点是设备内的管理模块相互分工，但不存在备份，可靠性有限，而且需要额外的总线同步多个管理模块所获取的信息。2.两个管理模块完全相同。例如在设备中，存在完全相同、互为备份的两个管理模块，在系统工作时，只有一个管理模块处于工作状态，可以访问总线上的传感器和芯片。两个管理模块之间通过额外的总线与逻辑进行仲裁。缺点是需额外的总线与逻辑进行仲裁。3.使用PCA9641或类似的芯片，将多个管理模块隔离。管理模块向PCA9641发送信息抢占总线，若此时总线未被另一管理模块占用，则该管理模块可以获得总线控制权。当该管理模块完成访问，或超过一定时间未访问总线时，PCA9641自动释放其对总线的控制权。缺点是需要额外使用PCA9641一类的器件，增加了成本，而且多个管理模块互相抢占会存在冲突，使得管理模块不能及时通过总线获取信息，增加了延迟。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种总线共享的方法，能够在双管理模块或多管理模块设计下，不用添加额外的器件即可实现总线共享，并实现了总线仲裁功能，避免了总线竞争冲突，还能够提高设备整机的可靠性，实现了多管理模块之间的信息同步，极大的提高了总线的利用率。
基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种总线共享的方法，包括以下步骤：
为总线上所有主设备设置优先级；
根据优先级不同，给每个主设备设定访问间隔时间，优先级高的主设备的访问间隔时间小于优先级低的主设备的访问间隔时间；
通过每个主设备检测总线状态；
响应于检测到总线状态为空闲且从空闲时刻开始主设备已等待对应的访问间隔时间，根据共同的轮询表访问总线。
根据本发明的一个实施例，优先级相邻的两个主设备的访问间隔时间的差大于9个总线的时钟周期。
根据本发明的一个实施例，通过每个主设备检测总线状态包括：每个主设备检测总线上的电平，响应于2个总线的时钟周期内总线上没有低电平，判断总线状态为空闲。
根据本发明的一个实施例，轮询表包括总线上所有主设备需要访问从设备的交集、从设备的地址和读取的寄存器地址。
根据本发明的一个实施例，根据共同的轮询表访问总线包括：根据轮询表中的从设备的顺序访问总线上的仅一个从设备。
根据本发明的一个实施例，还包括：将总线上所有主设备划分优先级之后，根据优先级不同，给每个主设备设定启动等待时间。
根据本发明的一个实施例，还包括：响应于总线所在的系统上电启动或复位且主设备已等待对应的启动等待时间，根据共同的轮询表访问总线。
根据本发明的一个实施例，根据共同的轮询表访问总线包括：根据轮询表中的从设备的顺序访问总线上的仅一个从设备。
根据本发明的一个实施例，还包括：响应于优先级最高的主设备故障，次高优先级的主设备访问总线时，按照轮询表中的访问顺序访问优先级最高的主设备将要访问的从设备。
根据本发明的一个实施例，还包括：响应于优先级最高的主设备恢复，在优先级最高的主设备对应的访问间隔时间之后且在次高优先级的主设备对应的访问间隔时间之前，优先级最高的主设备访问总线。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的总线共享的方法，通过为总线上所有主设备设置优先级；根据优先级不同，给每个主设备设定访问间隔时间，优先级高的主设备的访问间隔时间小于优先级低的主设备的访问间隔时间；通过每个主设备检测总线状态；响应于检测到总线状态为空闲且从空闲时刻开始主设备已等待对应的访问间隔时间，根据共同的轮询表访问总线的技术方案，能够在双管理模块或多管理模块设计下，不用添加额外的器件即可实现总线共享，并实现了总线仲裁功能，避免了总线竞争冲突，还能够提高设备整机的可靠性，实现了多管理模块之间的信息同步，极大的提高了总线的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为根据本发明一个实施例的总线共享的方法的示意性流程图；
图2为根据本发明一个实施例的总线的示意图；
图3为根据本发明一个实施例的总线共享方法的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
基于上述目的，本发明的实施例的第一个方面，提出了一种总线共享的方法的一个实施例。图1示出的是该方法的示意性流程图。
如图1中所示，该方法可以包括以下步骤：
S1为总线上所有主设备设置优先级；
S2根据优先级不同，给每个主设备设定访问间隔时间，优先级高的主设备的访问间隔时间小于优先级低的主设备的访问间隔时间，通过定义不同主设备的访问等待时间间隔，实现了有优先级的总线仲裁，使得高优先级的主设备可以一直占有总线，在高优先级主设备失效后，低优先级主设备可以自动接管总线；
S3通过每个主设备检测总线状态，可以通过监控总线上的电平状态判断总线是空闲还是忙；
S4响应于检测到总线状态为空闲且从空闲时刻开始主设备已等待对应的访问间隔时间，根据共同的轮询表访问总线，通过定义所有主设备共享同一份轮询表实现总线访问结果的共享。
本发明提供了一种适用于I2C、MDIO总线的总线共享方法，该方法可以使得总线上可以有多个主设备，多个主设备可以同时访问总线上的从设备，并在其中一个主设备故障失效后，其余主设备可以自动接管总线，而且该方法只需要主控设备逻辑实现，无需增加额外器件，又提高了总线的利用率与设别的可靠性。该方法适用于服务器、交换机中等设备中温度监控管理、电压监控、光模块与PHY芯片管理等场景。使得多个管理模块可以同时获取得上述模块的信息，提高了管理监控的效率，避免了多个主芯片在同一个I2C总线上的冲突问题，提高了总线的利用效率。
通过以上技术方案，可以使得当今对可靠性要求高的数据中心交换机、服务器等系统，在双管理模块或多管理模块设计下，不用添加额外的器件即可实现总线共享，并实现了总线仲裁功能，避免了总线竞争冲突。本方法同时可以使优先级高的主设备故障后，优先级低的主设备可以接管总线，提高了设备整机的可靠性。同时总线的共享使得多个主设备可以同时获取总线上的从设备信息，实现了多管理模块之间的信息同步，极大的提高了总线的利用率。
在本发明的一个优选实施例中，优先级相邻的两个主设备的访问间隔时间的差大于9个总线的时钟周期。
如图2所示，本方法所应用的总线，包含多个主设备M1、M2…Mn及多个从设备S1、S2…Sn。本方法实施前需要定义每个主设备的访问间隔时间td。每个主设备在检测到总线空闲后，需要等待其各自的td时间后，才可以试图发起下一次总线访问。每次发起访问时，只能访问一个从设备。td具体的定义方法是，优先级高的主设备的td需要小于优先级低的主设备，各主设备的td不能相同，其差值最小为9个总线的时钟周期。
还需定义每个主设备各自的启动等待时间ts，在系统上电启动或复位后，每个主器件等待ts时间后开始试图访问总线。优先级高的主设备启动等待时间需要小于低优先级的主设备，每个主设备的ts不能相同，其差值最小为9个总线的时钟周期。
由于前面不同主设备之间td与ts的时间差关系，在优先级最高的主设备未发生故障时，总是优先级最高的主设备占用总线。当主设备故障时，优先级次高的主设备会检测到总线空闲并接管总线进行访问。当优先级高的主设备失效时，优先级次高的设备监听总线未发生访问动作超过其td2时间后，会依据轮询表开始继续访问总线。当优先级高的主设备恢复后，其会在总线空闲时间超过td1而未到达td2时，抢先开始访问总线，此时td2时间未到。此时完成了主设备的恢复与切换。
在本发明的一个优选实施例中，通过每个主设备检测总线状态包括：每个主设备检测总线上的电平，响应于2个总线的时钟周期内总线上没有低电平，判断总线状态为空闲。
在本发明的一个优选实施例中，轮询表包括总线上所有主设备需要访问从设备的交集、从设备的地址和读取的寄存器地址。
在本发明的一个优选实施例中，根据共同的轮询表访问总线包括：根据轮询表中的从设备的顺序访问总线上的仅一个从设备。
所有主设备需要配置一份相同的轮询表。每个主设备按表依次读取从设备信息，以达到实时获取系状态的目的。优先级高的主设备控制总线发起从设备访问时，其他低优先级的主设备同步的监听总线，获取从设备信息。由于所有主设备使用相同的轮询表，所有主设备均能以相同的顺序获取到相同的从设备信息。实现了多个主设备之间共享信息的目的。
在本发明的一个优选实施例中，还包括：将总线上所有主设备划分优先级之后，根据优先级不同，给每个主设备设定启动等待时间。
在本发明的一个优选实施例中，还包括：响应于总线所在的系统上电启动或复位后且主设备等待已对应的启动等待时间，根据共同的轮询表访问总线。
本方法还需定义每个主设备各自的启动等待时间ts，在系统上电启动或复位后，每个主设备等待ts时间后开始试图访问总线。优先级高的主设备启动等待时间需要小于低优先级的主设备，每个主设备的ts不能相同，其差值最小为9个总线的时钟周期。
在本发明的一个优选实施例中，还包括：响应于优先级最高的主设备故障，次高优先级的主设备访问总线时，按照轮询表中的访问顺序访问优先级最高的主设备将要访问的从设备。
在本发明的一个优选实施例中，还包括：响应于优先级最高的主设备恢复，在优先级最高的主设备对应的访问间隔时间之后且在次高优先级的主设备对应的访问间隔时间之前，优先级最高的主设备访问总线。
由于上述不同主设备之间td与ts的时间差关系，在优先级最高的主设备未发生故障时，总是优先级最高的主设备占用总线。当主设备故障时，优先级次高的主设备会检测到总线空闲并接管总线进行访问。当优先级高的主设备失效时，第二优先级高的主设备监听总线未发生访问动作超过其td2时间后，会依据轮询表开始继续访问总线。当优先级高的主设备恢复后，其会在总线空闲时间超过td1而未到达td2时，抢先开始访问总线，此时td2时间未到。此时完成了主设备的恢复与切换。
每个主设备实时监听总线，如果此时总线上有开始条件，便开始监听总线，读取数据记录在查询队列中。当自身的访问时间间隔到后，若此时总线2个时钟周期内没有低电平出现，则说明此时总线空闲，该主设备接管总线，并按查询队列轮询总线上的从设备。无论是优先级最高的主设备还是第二优先级高的主设备访问总线时，都是按照轮询表中的顺序依次进行访问。
如图3所示为本发明的一个实施例的方法工作流程的示意图，该总线上包括主设备M1和M2，从设备S1、S2……Sn，M1的优先级高于M2。系统启动后，M1和M2同时监听到总线的状态为空闲，然后同时开始启动等待时间ts的计时，由于M1的启动等待时间ts1小于M2的启动等待时间ts2，因此M1经过时间ts1后按照轮询表访问总线的从设备S1，此时总线的状态变为繁忙，M2不能占用总线而继续监听总线。一段时间后，M1对S1的访问结束，此时总线状态变为空闲，M1和M2同时监听到总线的状态为空闲，然后同时开始访问间隔时间td的计时，由于M1的访问间隔时间td1小于M2的访问间隔时间td2，因此M1经过时间td1后按照轮询表中从设备的顺序访问总线的从设备S2，此时总线的状态变为繁忙，M2不能占用总线而继续监听总线。M1按照以上过程不断访问从设备，直到完成对Sn的访问，之后重新开始对从设备的新一轮的访问。由于主设备之间td与ts的时间差关系，高优先级设备M1总是占用总线，而其他设备持续监听总线。
在某个时刻，M1出现故障，M2监听到总线的状态为空闲，经过时间td2后开始按照轮询表中从设备的顺序继续访问从设备。当M1恢复后，M1和M2同时监听到总线的状态为空闲，然后同时开始访问间隔时间td的计时，由于M1的访问间隔时间td1小于M2的访问间隔时间td2，因此M1经过时间td1后按照轮询表中从设备的顺序继续访问总线的从设备，此时总线的状态变为繁忙，M2不能占用总线而继续监听总线。
在优先级最高的主设备M1未发生故障时，M1的等待时间td1最小，因此总是M1占用总线，其他主设备继续监听总线。当M1故障时，优先级次高的主设备M2会检测到总线空闲并接管总线进行访问，会依据轮询表中从设备的顺序继续访问总线。当M1恢复后，会在总线空闲时间超过td1而未到达td2时，抢先开始访问总线，此时td2时间未到。此时完成了M1的恢复与切换。
通过以上技术方案，能够在双管理模块或多管理模块设计下，不用添加额外的器件即可实现总线共享，并实现了总线仲裁功能，避免了总线竞争冲突，还能够提高设备整机的可靠性，实现了多管理模块之间的信息同步，极大的提高了总线的利用率。
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，上述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中存储介质可为磁碟、光盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
需要特别指出的是，上述系统的实施例采用了上述方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到上述方法的其他实施例中。
此外，上述方法步骤以及系统单元或模块也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元或模块功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实现的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。
Claims (10)
1.一种总线共享的方法，其特征在于，包括以下步骤：
为所述总线上所有主设备设置优先级；
根据所述优先级不同，给每个所述主设备设定访问间隔时间，优先级高的主设备的访问间隔时间小于优先级低的主设备的访问间隔时间；
通过每个所述主设备检测总线状态；
响应于检测到所述总线状态为空闲且从空闲时刻开始所述主设备已等待对应的所述访问间隔时间，根据共同的轮询表访问所述总线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优先级相邻的两个主设备的所述访问间隔时间的差大于9个所述总线的时钟周期。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过每个所述主设备检测总线状态包括：每个所述主设备检测所述总线上的电平，响应于2个所述总线的时钟周期内所述总线上没有低电平，判断所述总线状态为空闲。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轮询表包括所述总线上所述所有主设备需要访问从设备的交集、所述从设备的地址和读取的寄存器地址。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据共同的轮询表访问所述总线包括：根据所述轮询表中的从设备的顺序访问所述总线上的仅一个所述从设备。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述总线上所有主设备划分优先级之后，根据所述优先级不同，给每个所述主设备设定启动等待时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：响应于所述总线所在的系统上电启动或复位且所述主设备已等待对应的所述启动等待时间，根据共同的轮询表访问所述总线。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据共同的轮询表访问所述总线包括：根据所述轮询表中的从设备的顺序访问所述总线上的仅一个所述从设备。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：响应于优先级最高的主设备故障，次高优先级的主设备访问所述总线时，按照所述轮询表中的访问顺序访问所述优先级最高的主设备将要访问的从设备。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：响应于所述优先级最高的主设备恢复，在所述优先级最高的主设备对应的所述访问间隔时间之后且在所述次高优先级的主设备对应的所述访问间隔时间之前，所述优先级最高的主设备访问所述总线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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