CN217113055U - 一种边缘计算设备的冗余保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种边缘计算设备的冗余保护装置，包括：外壳，设有若干安装区域；主用控制板卡，包括第一CPLD模块、第一GPU模块和第一CPU模块，设置于外壳内；备用控制板卡，包括第二CPLD模块、第二GPU模块和第二CPU模块，设置于外壳内；接口板卡，包括第三CPLD模块，设置于外壳内；PCB板，设置于外壳一侧，连接主用控制板卡、备用控制板卡和接口板卡，用于主用控制板卡、备用控制板卡和接口板卡之间的信息传递。本实用新型通过在边缘计算设备上增加冗余保护板卡的方式，代替传统的两台设备之间冗余保护的方式，通过两块控制板卡间的硬件信号连线，相对于两台设备之间的网络连接方式，保护倒换时间可以做到更短，影响降低到毫米级别。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业控制技术领域，具体涉及一种边缘计算设备的冗余保护装置。
背景技术
近年来，随着自动驾驶和车路协同技术的不断发展和成熟，对边缘计算设备的需求也在不断增加，对应自动驾驶这些重要的应用场景，核心设备的高可靠性运行尤其重要。
现有的用于设备间冗余保护方案，一般都是应用在传统路由器和传统服务器等设备上，一般基于心跳机制和专门的状态机协议实现的，当主设备故障时，切换到备用设备时，都是设备之间的保护，缺少设备内部模块或板卡之间的保护，也没有专门针对边缘计算场景的成熟的冗余保护方法。
实用新型内容
为解决以上技术问题，本实用新型提供了一种边缘计算设备的冗余保护装置，通过在边缘计算设备上增加冗余保护板卡的方式，代替传统的两台设备之间冗余保护的方式，通过两块控制板卡间的硬件信号连线，相对于两台设备之间的网络连接方式，保护倒换时间可以做到更短，影响降低到毫米级别。
本实用新型采用以下技术方案：
一种边缘计算设备的冗余保护装置，包括：外壳，设有若干安装区域；主用控制板卡，包括第一CPLD模块、第一GPU模块和第一CPU模块，设置于外壳内；备用控制板卡，包括第二CPLD模块、第二GPU模块和第二CPU模块，设置于外壳内；接口板卡，包括第三CPLD模块，设置于外壳内；PCB板，设置于外壳一侧，连接主用控制板卡、备用控制板卡和接口板卡，用于主用控制板卡、备用控制板卡和接口板卡之间的信息传递。
作为优选，所述第一CPLD模块包括存储有本端状态的寄存器A1、存储有对端状态的寄存器B1和存储本板状态的寄存器C1；第二CPLD模块包括存储有本端状态的寄存器A2、存储有对端状态的寄存器B2和存储本板状态的寄存器C2。
作为优选，所述主用控制板卡与备用控制板卡通过硬拉线方式连接，主用控制板卡通过硬拉线将本端状态传递到备用控制板卡；主用控制板卡和备用控制板卡通过复合线与接口板卡连接。
作为优选，第一CPLD模块和第二CPLD模块通过复合线与第三CPLD模块通信连接。
作为优选，主用控制板卡安装于壳体上第二槽位，备用控制板卡安装于壳体上第三槽位，接口板卡安装于壳体上第一槽位。
作为优选，所述接口板卡上设有双电源接口、USB接口、RJ45网口、HDMI接口、RS232/484接口、DI/DO接口、4G/5G天线接口、SIM卡槽。
作为优选，所述外壳两侧分别设有散热进风口和散热出风口。
作为优选，主用控制板卡、备用控制板卡和接口板卡通过插接的方式连接于外壳上。
作为优选，外壳背侧设有安装槽，安装槽内安装有PCB板。
作为优选，所述安装槽两侧壁设有连接PCB板的连接座，安装槽四个顶点与PCB板配合限位的限位块。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型提供了一种边缘计算设备的冗余保护装置，通过在边缘计算设备上增加冗余保护板卡的方式，代替传统的两台设备之间冗余保护的方式，通过两块控制板卡间的硬件信号连线，相对于两台设备之间的网络连接方式，保护倒换时间可以做到更短，影响降低到毫米级别。当主用控制板卡发生软件故障或硬件故障时，第一时间切换到备用控制板卡上工作，确保边缘计算业务损断在毫秒内完成，降低故障影响，通过控制板卡的冗余设计和内部冗余保护方法确保系统高可用性。
附图说明
图1为冗余保护装置的结构示意图。
图2为冗余保护装置的部分爆炸结构示意图。
图3为冗余保护装置的电路模块示意图。
图中，外壳1、安装槽11、连接座12、限位块13、主用控制板卡2、备用控制板卡3、接口板卡4、PCB板5。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。
实施例1
如图1-3所示，一种边缘计算设备的冗余保护装置，包括：
外壳1，设有若干安装区域，用于安装主用控制板卡2、备用控制板卡3、接口板卡4和PCB板5等；
主用控制板卡2，包括第一CPLD模块、第一GPU模块和第一CPU模块，设置于外壳1内；
备用控制板卡3，包括第二CPLD模块、第二GPU模块和第二CPU模块，设置于外壳1内；
接口板卡4，包括第三CPLD模块，设置于外壳1内；
PCB板5，设置于外壳1一侧，连接主用控制板卡2、备用控制板卡3和接口板卡4，用于主用控制板卡2、备用控制板卡3和接口板卡4之间的信息传递。
本实用新型提供了一种边缘计算设备的冗余保护装置，通过在边缘计算设备上增加冗余保护板卡的方式，代替传统的两台设备之间冗余保护的方式，通过两块控制板卡间的硬件信号连线，相对于传统的两台设备之间的网络连接方式，保护倒换时间可以做到更短，影响降低到毫米级别。当主用控制板卡2发生软件故障或硬件故障时，第一时间切换到备用控制板卡3上工作，确保边缘计算业务损断在毫秒内完成，降低故障影响，通过控制板卡的冗余设计和内部冗余保护方法确保系统高可用性。
所述第一CPLD模块包括存储有本端状态的寄存器A1、存储有对端状态的寄存器B1和存储本板状态的寄存器C1；第二CPLD模块包括存储有本端状态的寄存器A2、存储有对端状态的寄存器B2和存储本板状态的寄存器C2。
所述主用控制板卡2与备用控制板卡3通过硬拉线方式连接，主用控制板卡2通过硬拉线将本端状态传递到备用控制板卡3；主用控制板卡2和备用控制板卡3通过复合线与接口板卡4连接。
第一CPLD模块和第二CPLD模块通过复合线与第三CPLD模块通信连接。
所述接口板卡4上设有双电源接口、USB接口、RJ45网口、HDMI接口、RS232/484接口、DI/DO接口、4G/5G天线接口、SIM卡槽。
其中，壳体1上设有三个槽位，分别是第一槽位、第二槽位和第三槽位，第一槽位、第二槽位和第三槽位分别自上而下排列，主用控制板卡2安装于壳体1上第二槽位，备用控制板卡3安装于壳体1上第三槽位，接口板卡4安装于壳体1上第一槽位。
其中，设备上电启动时的主备确认过程如下：
1)主用控制板卡2读取第一CPLD模块的寄存器A1获取本端状态，读取寄存器B1来获取对端状态(备用控制板卡3的状态)，计算出下一个状态为主(如果对端没有在线，本端在线，或者对端在线时小槽位号优先为主原则判定)，然后向寄存器C1写入值，来设置本板的状态(本板为主用)；
2)主用控制板卡2通过硬拉线将本端的状态传递到对端备用控制板卡3；
3)备用控制板卡3读取寄存器A2获取本端状态，读取寄存器B2获取对端状态(主用控制板卡2的状态)，计算出下一个状态(如果对端在线本端也在线，对端在线时小槽位号优先为主原则判定)，然后向本板寄存器C2写入值，来设置本板的状态；
4)主用备用关系确认，默认主用控制板卡2是主用，备用控制板卡3是备用。主用控制板卡2与备用控制板卡3的cpld模块知道各自的控制板卡是主用板或者备用板，通过复用线向接口板卡4的第三CPLD模块发送信号，使得接口板卡4的第三CPLD模块知道当前的主用的控制板所对应的槽位；
5)接口板卡4过第三CPLD模块把信号线连接到主用控制板卡。
6)主用控制板卡2和备用控制板卡3都要加载接口板卡4上的设备驱动，保证主备切换时不再重新加载驱动。
设备上电后，冗余保护协议运行，主备工作过程如下：
当主用控制板卡2检测到读写寄存器异常、文件系统读写检测异常、时钟检测异常、硬件心跳信号检测异常、软件心跳hello报文异常、软件发生内存越界、板卡拔出、对端板卡供电故障离线等故障时，第一时间通知冗余保护协议，并切换备用控制板卡3为主用，实现冗余保护。
所述外壳1两侧分别设有散热进风口和散热出风口，外壳1内可以设有散热器，对主用控制板卡2、备用控制板卡3和接口板卡4进行散热处理。
主用控制板卡2、备用控制板卡3和接口板卡4通过插接的方式连接于外壳1上，方便安装；且主用控制板卡2、备用控制板卡3和接口板卡4之间存在一定间隙，便于散热。
外壳1背侧设有安装槽11，安装槽11内安装有PCB板5。所述安装槽11两侧壁设有连接PCB板5的连接座12，安装槽11四个顶点与PCB板5配合限位的限位块13，其中，所述PCB板5可以设计为配合安装槽11的结构。本实施例通过连接座12与PCB板5进行固定，并通过限位块13对PCB板5进行限位，提高了PCB板5安装的稳定性。
作为优选，所述PCB板5表面未超出外壳1设置，连接座12距离PCB板5表面一段距离，可以使得PCB板5安装后未超出外壳1表面。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内做出的若干改进和润饰，也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种边缘计算设备的冗余保护装置，其特征在于，包括：
外壳(1)，设有若干安装区域；
主用控制板卡(2)，包括第一CPLD模块、第一GPU模块和第一CPU模块，设置于外壳(1)内；
备用控制板卡(3)，包括第二CPLD模块、第二GPU模块和第二CPU模块，设置于外壳(1)内；
接口板卡(4)，包括第三CPLD模块，设置于外壳(1)内；
PCB板(5)，设置于外壳(1)一侧，连接主用控制板卡(2)、备用控制板卡(3)和接口板卡(4)，用于主用控制板卡(2)、备用控制板卡(3)和接口板卡(4)之间的信息传递。
2.根据权利要求1所述的一种边缘计算设备的冗余保护装置，其特征在于，所述第一CPLD模块包括存储有本端状态的寄存器A1、存储有对端状态的寄存器B1和存储本板状态的寄存器C1；第二CPLD模块包括存储有本端状态的寄存器A2、存储有对端状态的寄存器B2和存储本板状态的寄存器C2。
3.根据权利要求2所述的一种边缘计算设备的冗余保护装置，其特征在于，所述主用控制板卡(2)与备用控制板卡(3)通过硬拉线方式连接，主用控制板卡(2)通过硬拉线将本端状态传递到备用控制板卡(3)；主用控制板卡(2)和备用控制板卡(3)通过复合线与接口板卡(4)连接。
4.根据权利要求3所述的一种边缘计算设备的冗余保护装置，其特征在于，第一CPLD模块和第二CPLD模块通过复合线与第三CPLD模块通信连接。
5.根据权利要求1所述的一种边缘计算设备的冗余保护装置，其特征在于，主用控制板卡(2)安装于外壳(1)上第二槽位，备用控制板卡(3)安装于外壳(1)上第三槽位，接口板卡(4)安装于外壳(1)上第一槽位。
6.根据权利要求1所述的一种边缘计算设备的冗余保护装置，其特征在于，所述接口板卡(4)上设有双电源接口、USB接口、RJ45网口、HDMI接口、RS232/484接口、DI/DO接口、4G/5G天线接口、SIM卡槽。
7.根据权利要求1所述的一种边缘计算设备的冗余保护装置，其特征在于，所述外壳(1)两侧分别设有散热进风口和散热出风口。
8.根据权利要求1所述的一种边缘计算设备的冗余保护装置，其特征在于，主用控制板卡(2)、备用控制板卡(3)和接口板卡(4)通过插接的方式连接于外壳(1)上。
9.根据权利要求1所述的一种边缘计算设备的冗余保护装置，其特征在于，外壳(1)背侧设有安装槽(11)，安装槽(11)内安装有PCB板(5)。
10.根据权利要求9所述的一种边缘计算设备的冗余保护装置，其特征在于，所述安装槽(11)两侧壁设有连接PCB板(5)的连接座(12)，安装槽(11)四个顶点与PCB板(5)配合限位的限位块(13)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202220212156.6U CN217113055U (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 一种边缘计算设备的冗余保护装置 |
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Publications (1)
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| CN217113055U true CN217113055U (zh) | 2022-08-02 |
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Family Applications (1)
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| CN202220212156.6U Active CN217113055U (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 一种边缘计算设备的冗余保护装置 |
Country Status (1)
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2022
- 2022-01-26 CN CN202220212156.6U patent/CN217113055U/zh active Active
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