CN111338992A - 基于fpga的vpx机框板卡管理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于FPGA的VPX机框板卡管理方法和装置，方法包括：根据插入板卡槽位，识别板卡类型；若所述板卡为主控板，则启动主控板的主备仲裁机制；若所述板卡为业务板，则进行合法性验证，验证通过后，与所述主控板通信，接受所述主控板管理。本发明通过自动识别新插入板卡类型，并根据板卡类型进行有效管理，支持对新插入板卡的自动化管理，可根据系统负载和运行状态动态配置板卡类型和数量，提高了VPX机框系统的可用性和灵活性。

Description

基于FPGA的VPX机框板卡管理方法和装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种基于FPGA的VPX机框板卡管理方法和装置。
背景技术
自20世纪70年代可编程逻辑器件出现以来，FPGA以其开发周期短、开发成本低、数据处理速度快、灵活性高、功耗低等优点，得到了广泛应用和迅速发展，目前FPGA已被广泛的应用于各种通信系统中。
VPX总线是VITA(VME International Trade Association,VME国际贸易协会)组织于2007年在其VME总线基础上提出的新一代高速串行总线标准。VPX采用Rapid IO和Advanced Switching Interconnect等现代的工业标准的串行交换结构，支持更高的背板带宽，扩展了格式布局，提高了系统的整体性能。
采用VPX背板的机框系统，可通过简单的在原有网络平台上增加PMC交换板卡来升级原有系统，具有优良的可扩展性能，因此需要一种可以有效管理板卡的方法。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于FPGA的VPX机框板卡管理方法，能够有效管理VPX机框的各类板卡。
本发明还提出一种基于FPGA的VPX机框板卡管理装置。
第一方面，本发明的一个实施例提供了基于FPGA的VPX机框板卡管理方法：包括：
根据插入板卡槽位，识别板卡类型；
若所述板卡为主控板，则启动主控板的主备仲裁机制；
若所述板卡为业务板，则进行合法性验证，验证通过后，与所述主控板通信，接受所述主控板管理。
第二方面，本发明的一个实施例提供了一种基于FPGA的VPX机框板卡管理装置:包括：主控板和业务板，
所述主控板包括板卡类型识别模块、合法性验证模块、主备用仲裁模块、管理消息转发控制模块、管理消息接收模块、管理消息发送模块，
所述板卡类型识别模块用于识别板卡类型，
所述主备用仲裁模块用于对所述主控板进行主备状态识别，
所述合法性验证模块用于验证插入业务板卡的合法性，
所述管理消息转发控制模块用于控制将消息发送至所述管理消息接收模块或所述管理消息发送模块，
所述管理消息接收模块用于接收管理消息；
所述业务板包括管理消息转发控制模块、管理消息接收模块、管理消息发送模块，
所述管理消息转发控制模块用于控制将消息发送至所述管理消息接收模块或所述管理消息发送模块，
所述管理消息接收模块用于接收管理消息；
所述消息发送模块用于根据所述管理消息转发控制模块发送的消息内容或消息类型，完成管理消息的封装和发送。
本发明实施例的基于FPGA的VPX机框板卡管理方法至少具有如下有益效果：通过自动识别新插入板卡类型，并根据板卡类型进行有效管理，支持对新插入板卡的自动化管理，可根据系统负载和运行状态动态配置板卡类型和数量，提高了VPX机框系统的可用性和灵活性。
附图说明
图1是本发明实施例中一种基于FPGA的VPX机框板卡管理装置一具体实施例模块框图；
图2是本发明实施例中一种基于FPGA的VPX机框板卡管理装置又一具体实施例模块框图；
图3是本发明实施例中一种基于FPGA的VPX机框板卡管理一具体实施例流程示意图；
图4是本发明实施例中一种基于FPGA的VPX机框板卡管理一具体实施例中消息格式示意图；
图5是本发明实施例中一种基于FPGA的VPX机框板卡管理一具体实施例中管理消息收发步骤流程图；
图6是本发明实施例中一种基于FPGA的VPX机框板卡管理一具体实施例中主备仲裁机制示意图；
图7是本发明实施例中一种基于FPGA的VPX机框板卡管理一具体实施例中主备状态切换示意图；
图8是本发明实施例中一种基于FPGA的VPX机框板卡管理一具体实施例中主备状态监控示意图；
图9是本发明实施例中一种基于FPGA的VPX机框板卡管理一具体实施例中热插拔步骤流程图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。
在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
参照图1，本发明实施例公开了一种基于FPGA的VPX机框板卡管理装置，包括：主控板和业务板，
所述主控板包括板卡类型识别模块、合法性验证模块(图中未示)、主备用仲裁模块、管理消息转发控制模块、管理消息接收模块、管理消息发送模块，所述板卡类型识别模块用于识别板卡类型，所述主备用仲裁模块用于对所述主控板进行主备状态识别，所述合法性验证模块用于验证插入业务板卡的合法性，所述管理消息转发控制模块用于控制将消息发送至所述管理消息接收模块或所述管理消息发送模块，所述管理消息接收模块用于接收管理消息；所述消息发送模块用于根据所述管理消息转发控制模块发送的消息内容或消息类型，完成管理消息的封装和发送。
主控板是VPX机框设备的核心，通过管理消息转发控制模块负责整个机框内板卡信息管理和在位状态的监控，还包括机框内板卡信息校验和上下电控制，还包括完成机框内所有业务板卡通信消息的转发和收发控制。
所述业务板包括管理消息转发控制模块、管理消息接收模块、管理消息发送模块，所述管理消息转发控制模块用于控制将消息发送至管理消息接收模块或管理消息发送模块。
业务板卡为整个VPX机框设备所承载业务提供收发通道，一种应用是业务板卡某一通道接收到的业务为本业务卡内其它通道所需业务时，则不需要上报主控板直接在本业务卡内完成转发，另一种应用是板卡某一通道收到的业务非本业务卡内其它通道所需业务时，则通过管理消息转发控制模块上报到主控板，由主控板控制其它业务板卡完成业务消息的转发。
参照图2，示出了本发明一种基于FPGA的VPX机框板卡管理装置又一种具体的实施例，还包括监控板，所述监控板用于接收所述主控板发送的板卡运行状态信息，并驱动液晶屏显示。
监控板包括管理消息转发控制模块、管理消息接收模块、管理消息发送模块、板卡信息管理模块、液晶屏显示控制模块和传感器信息管理模块，监控板用于接收主控板发送的板卡运行状态信息，包括：板卡在位情况、传感器信息等消息，并通过液晶屏显示槽位板卡信息状态、电源状态、机框风扇运行模式和转速的状态显示，提供人机交互的接口。
参照图3，示出了本发明实施例中一种基于FPGA的VPX机框板卡管理方法的流程示意图。其具体包括步骤：
S100，根据插入板卡槽位，识别板卡类型；
S200，若所述板卡为主控板，则启动主控板的主备仲裁机制，并管理业务板；
S300，若所述板卡为业务板，则进行合法性验证，验证通过后，接受所述主控板管理。
本发明实施例，通过自动识别新插入板卡类型，并根据板卡类型进行有效管理，支持对新插入板卡的自动化管理，可根据系统负载和运行状态动态配置板卡类型和数量，提高了VPX机框系统的可用性和灵活性。
在一个具体实施例中，根据机框板卡在位I/O引脚，监测板卡的在位情况，当有业务板卡在位时，板卡在位I/O引脚为低电平；当板卡不在位时，板卡在位I/O引脚为高电平。根据板卡在机框的槽位信息，可确定该板卡为主控板还是业务板。
合法性检查通过主控板获取插入板卡的FRU(现场可更换单元，Field ReplaceUnit)信息或板卡信息进行合法性验证，通过合法性验证确保机框系统安全。
主控板对业务板的管理包括：由主控板控制所述业务板的上电、下电和复位，向所述主控板发送运行状态信息，所述运行状态信息包括电压和/或温度。
主控板对业务板的管理通过建立主控板与业务板的通信实现。在一个具体的实施例中，主控板和业务板通过管理消息接收模块，完成机框管理消息的接收。参照图4和图5，消息格式：“目的地址+原地址+消息类型+数据长度+信息序号+状态+数据+校验”，消息接收模块完成消息的解析，然后将解析后的消息字段发送给管理消息转发控制模块处理。管理消息转发控制模块根据消息目的地址，判断该消息是否为本板卡消息，若该消息非本板卡消息，则直接使能管理消息发送模块，完成消息的转发。若该消息为本板卡消息，则根据消息类型字段完成相应处理，若为管理类消息，如板卡状态、传感器信息读取，完成本板卡内存放板卡信息、存放板卡状态或板卡传感器信息寄存器的读写访问，然后将处理后消息所需的数据转发给管理消息发送模块。若该消息为控制消息，如板卡上下电控制或复位，则使能相关模块完成相应的操作，最后将消息处理结果通过管理消息发送模块转发给主控板。
当所述主控板监控到所述业务板出现异常时，则控制所述业务板复位或下电。
主控板通过管理消息接收模块定时获取各业务板块的温度传感器信息，并根据温度值，控制风扇转速。
在另一个实施例中，主备仲裁机制包括：若当前机框内只有一块主控板，则所述主控板状态为主，对所述业务板进行管理；
若当前及框内有两块主控板，则进行主备协商，状态为主的主控板对所述业务板进行管理，状态为备的主控板，同步所述状态为主的主控板运行的管理信息，并监控所述状态为主的主控板运行状态。
具体地，在一个实施例中，参照图6，低槽位主控板先上电，高槽位主控板延迟1s上电，初始两块主控板主备状态均为备，两块主控板均上电后，首先检查对方主控板的在位情况，若不在位，则主备状态直接设置为主，若对方在位，则实时检查对方的主备用状态指示信号，若对方为主，则设置本方为备，若对方为备，则设置本方为主。
主控板的主备状态也可以进行切换，参照图7，状态为主的主控板收到主备用切换指令后，首先检测对端主控板是否在位，若对方不在位，则直接返回切换失败消息，若对方在位，则状态为主的主控板主备状态降为备并向对方发送备升主消息，启动定时器延时50ms，检测对方主备用状态指示信息，若对方升为主，则本方主备状态继续为备，若对方主备状态指示信号仍为备，则重新设置本方为主，同时上报主备用切换结果。
状态为备的主控板可以监控状态为主的主控板的工作状态，当发现异常时，进行状态切换，具体参照图8，状态为备的主控板实时监测主备状态指示信号，若发现主备状态指示异常，则启动定时器，每50ms检测一次主备指示信号，若连续3次检测到主备指示信息异常，则备状态升为主，同时上报当前主备用状态。若监测到对方为主的主控板在位信号不在位，则直接升为主状态，同时上报当前主备用状态。
在另一个实施例中，还包括步骤复位原状态为主的主控板。
在一个实施例中，还包括步骤根据机框板卡(包括备用主控板和业务板)在位情况，启动定时器，定时获取板卡的板卡在位信息、运行状态信息(温度Sensor信息、电压Sensor信息)、风扇运行模式及转速信息、机框告警信息并将所获取信息储存在机框板卡信息管理列表中，将机框板卡运行状态发送到监控板，完成机框板卡运行状态信息显示，以实现对机框板卡的管理和运行状态监控。
本实施例中，支持对板卡的热插拔，参照图9，包括步骤：
S1301，务板向主控板发送板卡负载下电请求消息。
S1311、主备状态为主的主控板接收并响应业务板负载下电消息。
S1321、主控板监测业务板卡的在位情况，
S1331、若业务板拔出，更新机框板卡在位信息列表。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (9)

1.一种基于FPGA的VPX机框板卡管理方法，其特征在于，包括：
根据插入板卡槽位，识别板卡类型；
若所述板卡为主控板，则启动主控板的主备仲裁机制；
若所述板卡为业务板，则进行合法性验证，验证通过后，与主控板通信，接受所述主控板管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的VPX机框板卡管理方法，其特征在于，所述接受所述主控板管理包括：
由主控板控制所述业务板的上电、下电和复位，
向所述主控板发送运行状态信息，所述运行状态信息包括电压和/或温度。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的VPX机框板卡管理方法，其特征在于，当所述主控板监控到所述业务板出现异常时，则控制所述业务板复位或下电。
4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的VPX机框板卡管理方法，其特征在于，还包括，所述主控板获取风扇当前运行状态，并控制风扇运行。
5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的VPX机框板卡管理方法，其特征在于，所述主备仲裁机制包括：
若当前机框内只有一块主控板，则所述主控板状态为主，对所述业务板进行管理；
若当前及框内有两块主控板，则进行主备协商，状态为主的主控板对所述业务板进行管理，状态为备的主控板，同步所述状态为主的主控板运行的管理信息，并监控所述状态为主的主控板运行状态。
6.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的VPX机框板卡管理方法，其特征在于，还包括，若状态为备的主控板监控到状态为主的主控板运行异常，将自己的状态切换为主。
7.根据权利要求5或6所述的一种基于FPGA的VPX机框板卡管理方法，其特征在于，由所述状态为主的主控板向监控板发送板卡信息和板卡在位情况，由所述监控板控制液晶屏显示板卡运行信息。
8.一种基于FPGA的VPX机框板卡管理装置，其特征在于，包括：主控板和业务板，
所述主控板包括板卡类型识别模块、合法性验证模块、主备用仲裁模块、管理消息转发控制模块、管理消息接收模块、管理消息发送模块，
所述板卡类型识别模块用于识别板卡类型，
所述主备用仲裁模块用于对所述主控板进行主备状态识别，
所述合法性验证模块用于验证插入业务板卡的合法性，
所述管理消息转发控制模块用于控制将消息发送至所述管理消息接收模块或所述管理消息发送模块，
所述管理消息接收模块用于接收管理消息；
所述业务板包括管理消息转发控制模块、管理消息接收模块、管理消息发送模块，
所述管理消息转发控制模块用于控制将消息发送至所述管理消息接收模块或所述管理消息发送模块，
所述管理消息接收模块用于接收管理消息；
所述消息发送模块用于根据所述管理消息转发控制模块发送的消息内容或消息类型，完成管理消息的封装和发送。
9.根据权利要求8所述的一种基于FPGA的VPX机框板卡管理装置，其特征在于，还包括，监控板，所述监控板用于接收所述主控板发送的板卡运行状态信息，并驱动液晶屏显示。
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