CN2624529Y - 主备板切换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种主备板切换装置，属于电子通讯领域，所述装置包括：结构、元器件、后背板和逻辑电路完全相同的两块电路板(A板、B板)，后背板为这两块电路板(A板、B板)的逻辑电路之间的互控信号提供连接，其中一块电路板(A板、B板)的输出信号(STAOUT_A、STAOUT_B)，作为另一块电路板(B板、A板)的主备状态信号(STAIN_B、STAIN_A)输入，接至与非门(NAND21、NAND11)的输入端；一块电路板(A板、B板)的输入信号线(BDON_A、BDON_B)通过另一块电路块(B板、A板)接地；因为采用硬件竞争互锁电路，避免了上电振荡，可用于电子通讯设备之中。

Description

主备板切换装置

技术领域：

本发明属于电子通信领域，涉及电子通讯系统主备切换装置。

背景技术

由于现代电子通讯对可靠性的要求很高，在电子通讯设备中为提高系统的可靠性普遍对其核心功能板采用了主备用的工作方式。在现有的技术中，一种是建立在主备板的纯硬件互锁的基础上的，它存在以下的问题：

在带电热拔备用板时，由于主备板之间互控信号受到影响，引发主用板产生误动作，导致切换动作不能完成，影响设备的正常工作。因为热拔备用板并非一个理想动作，完成这一动作需要一定时间，并且拔出备用板时所有插针不可能同时离线，有可能使主用板误变为备用板，再变为主用板。在此期间，主用板输出被关闭，产生误码，导致控制错误。为解决这一问题，现有技术中要求先将备用板“打死”，然后才能进行热拔操作。

在带电热插备用板时，由于上述同样原因，则可能引起备用板争抢主用权，引发误动作。

为了克服以上缺点，专利号为99229246.8的“一种电子通讯系统主备板切换装置”的专利中，公开了采用主用板信号锁定方法，避免了备用板带电热插拔时给系统带来的不稳定性。但由于电路会对主用信号进行锁定，因此在上电时，两块板均需初始化为备用，并通过软件来进行主备竞争。这就可能引起软件振荡，即当两块板软件运行速度相同，同时把自已设为主用，而当它们发现另一单板也是主用时，又同时将自己设为备用，如此循环振荡，从而引起系统无法正常工作。在有强干扰时，可能会出现两块板均处于主用的情况。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的问题是：克服现有技术中备用板带电热插拔时给系统带来的不稳定性，同时避免软件上电竞争可能出现的主备振荡现象。

为解决所述问题，本实用新型提供了一种主备板切换装置，所述装置包括：两块电路板——A板和B板，这两块电路板的结构、元器件、后背板和逻辑电路完全相同。

A板和B板的主备逻辑输入信号包括：

复位信号RST_A、RST_B，由本板复位电路给出，低电平有效；

板在位检测信号BDON_A、BDON_B，检测另一单板是否在位的信号，通过后背板接至另一单板的地线；

主备状态信号STAIN_A、STAIN_B，是来自另一单板的输出信号，作为本板的输入信号，该信号为低电平时表示本板为备用状态；

硬件切换信号HDMS_A、HDMS_B，由本板切换键给出，低电平有效；

软件切换信号SWMS_A、SWMS_B，由本板的软件程序给出，低电平表示切换；

其他故障信号OTHER_A、OTHER_B，是影响单板正常运行的其它信号，如有无时钟信号等，低电平有效。

在A板上，RST_A和HDMS_A信号接在与门AND11的输入，SWMS_A和OTHER_A信号接在与门AND12的输入，AND11和AND12的输出均接至与门AND13的输入；

AND13的输出信号和板在位信号BDON_A一起接至或门OR11，OR11的输出接至锁存器D11的清零端；D11的输入端接高电平，输出信号与来自B板的状态信号STAIN_A一起接至与非门NAND11；

NAND11的输出(STAOUT_A)经后背板送至B板的输入端，作为B板的主备状态信号的STAIN_B。

B板的结构、元器件和逻辑电路与A板完全相同。

后背板为A板逻辑电路和B板逻辑电路之间的互控信号提供连接。这些信号的连接关系为：A板NAND11的输出信号(STAOUT_A)接至B板的与非门NAND21的输入端，A板的输入信号线BDON_A在B板接地；B板NAND21的输出信号(STAOUT_B)接至A板的与非门NAND11的输入端，B板的输入信号线BDON_B在A板接地。

后背板与两单板的连接器中与输出信号(STAOUT_A、STAOUT_B)相连接的针长比与输入信号(STAIN_A、STAIN_B)相连接的针长要短。

本实用新型所述的主备板切换装置，与现有技术相比，因为采用硬件竞争互锁电路，可避免上电振荡，并且只要有正常单板，就不会出现两主两备的情况。当主用板出现故障时，将自动切换到备用板工作；在主备用板工作正常时，可通过软、硬件信号进行主备切换；对主备单板均可以进行带电热插拔操作而不影响整机运行稳定性，也不会出现互锁振荡问题。

附图说明：

图1是本实用新型主备板切换装置的原理图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步详细描述。

图1所示的一种电子通讯系统主备板切换装置，包括：结构、元器件和逻辑电路完全相同，并且互为主备用的两块电路板——A板和B板，以及为两块单板提供互连的后背板。其中：

复位信号RST_A、RST_B，由本板复位电路给出，低电平有效；

板在位检测信号BDON_A、BDON_B，检测另一单板是否在位的信号，通过后背板接至另一单板的地线，因此另一单板在位时此信号为低电平。

主备状态信号STAIN_A、STAIN_B，是来自另一单板的输出信号，作为本板的输入信号，该信号为低电平时表示本板为备用状态；

硬件切换信号HDMS_A、HDMS_B，由本板切换键给出，低电平表示切换；

软件切换信号SWMS_A、SWMS_B，由本板的软件程序给出，低电平表示切换；

其他故障信号OTHER_A、OTHER_B，是影响单板正常运行的其它信号，如有无时钟信号等，低电平有效。

在A板上，RST_A和HDMS_A信号接在与门AND11的输入，SWMS_A和OTHER_A信号接在与门AND12的输入，AND11和AND12的输出均接至与门AND13的输入；

AND13的输出信号和板在位信号BDON_A一起接至或门OR11，OR11的输出接至锁存器D11的清零端；D11的输入端接高电平，输出信号与来自B板的状态信号STAIN_A一起接至与非门NAND11；

NAND11的输出(STAOUT_A)经后背板送至B板的输入端，作为B板的主备状态信号的STAIN_B。

B板的结构、无器件和逻辑电路与A板完全相同。

后背板为A板逻辑电路和B板逻辑电路之间的互控信号提供连接。这些信号的连接关系为：A板NAND11的输出信号(STAOUT_A)接至B板的与非门NAND21的输入端，A板的输入信号线BDON_A在B板接地；B板NAND21的输出信号(STAOUT_B)接至A板的与非门NAND11的输入端，B板的输入信号线BDON_B在A板接地。

后背板与两单板的连接器中与输出信号(STAOUT_A、STAOUT_B)相连接的针长比与输入信号(STAIN_A、STAIN_B)相连接的针长要短，保证插单板时输入信号先接通，而拔单板时输出信号先断开。

主备板工作及切换过程如下：

当给该装置上电时，两块单板的启动过程完全相同。以A板为例，上电时软件切换信号(SWMS_A)初始化为高电平；硬件切换信号(HDMS_A、HDMS_B)也为高电平；单板正常无故障，因此OTHER_A也处高电平。当RST_A由低变高后，与门AND13的输出信号就为高电平，因此其后的或门OR11和锁存器也将输出高电平。这时其与非门NAND11就和B板的与非门NAND21形成了一个硬件互锁电路，二者会产生上电竞争，结果是其中一个输出为低电平，而另一单板的输出为高电平。由于上述过程为纯硬件流程，因此其竞争产生确定的主备状态的速度会远快于软件启动的过程。当A板的软件启动后，会查询主备状态信号STAIN_A，并据此决定本板的是进入主用还是备用工作状态。同杆，B板的软件启动后也会查询其主备状态信号STAIN_B来决定自己的工作状态。这样正常上电启动后，A、B两块单板就会处于一主一备的工作状态。

如果主备用板只插了一块，则这一块单板将恒为主用状态。假设只插A板，上电时，由于B板不存在，而A板上是将STAIN_A信号通过上拉电阻R12进行了上拉，因此软件启动后检测到的STAIN_A信号为高电平，就会进入主用状态。当A板处于工作状态时，由于B板不存在，BDON_A信号无法在B板接地，在A板上是将此信号通过上拉电阻R11上拉为高电平，从而或门OR11的输出一直为高电平，这样就封闭了A板内的所有切换信号，这就保证了A板一直处于主用状态。

当二块单板的主备状态确定后，在备用板工作正常的情况下，如果出现手动硬件切换、软件切换、主用板复位、主用板工作不正常等情况时，备用板均可切换至主用状态。

假设A板为主用板，B板为备用板。由于存在备用B板，因此A板的BDON_A为低电平。当发生上述情况时，则A板相应逻辑电路输入信号(HDMS_A、SWMS_A、RST_A或OTHER_A)会变为低电平。这时或门OR11就会输出低电平信号，引起锁存器D11输出低电平信号，从而使得A板的与非门输出信号变为高电平(备用状态)。而作为备用的B板，其工作正常时锁存器D21的输出为高电平。当从A板来的主备状态信号STAIN_B由低变高时，B板上的与非门NAND21的输出STAOUT_B就会从高电平变为低电平(由备用状态变为主用状态)，并把A板与非门NAND11的输出锁定为高电平。这样A板和B板就完成了主备用的切换。如果备用的B板处于非正常状态，则其锁存器D21的输出就会处于低电平状态，此时即使从A板来的主备状态信号STAIN_B由低变高，B板的与非门NANDB^*的输出STAOUT_B仍然会保持为高电平，主备切换不能成功。若A板工作状态正常，则其仍会处于主用状态。

当两块单板处于主备工作状态时，假设A板是主用板，A板的输出信号STAOUT_A(此时为低电平)接至B板与非门NAND21的输入端，强制其输出为高电平，这样B板的切换信号就无法影响A板的工作状态。

在工常工作时，如果主用的A板被拔掉，备用的B板就进入单块板工作的情况，B板上的主备状态信号STAIN_B不再接收到A板来的信号，因此在本板内从低电平被拉为高电平。而B板工作正常时，锁存器D21的输出为高电平，这样与非门NAND21的输出就由高电平转换为低电平(主用状态)，B板进入主用状态。

当两块单板处于主备工作状态，假设A是主用板。如果带电拔出备用的B板，由于背板上的连接器中与STAIN_B相接的针比与STAOUT_B相接的针要长，因此在B板拔出过程中，STAOUT_B信号会先断开。此时STAIN_B仍然与背板相连，为低电平，这样就保证了STAOUT_B在完全断开前一直保持为高电平，从而不会对主用A板的状态产生影响。

当一块单板处于主用工作状态，假设为A板。如果此时插入B板，由于背板上的连接器中与STAIN_B相接的针比与STAOUT_B相接的针要长，因此B板上的STAIN_B信号会比STAOUT_B信号先接通。因A板为主用状态，因此STAOUT_A为低电平，STAIN_B信号接通后也就为低电平，从而使得B板与非门NAND21的输出信号STAOUT_B在与被板接通前就处于高电平。所以B板插入的过程不会影响到原有的A板的工作状态。B板上的软件启动后，检测到STAIN_B信号为高电平，就会进入备用状态。

Claims (1)

1一种主备板切换装置，包括：结构、元器件、后背板和逻辑电路完全相同的两块电路板(A板、B板)，其特征是：

两块电路板(A板、B板)的主备逻辑输入信号包括：

复位信号(RST_A、RST_B)，由本板复位电路给出，低电平有效；

板在位检测信号(BDON_A、BDON_B)，检测另一单板是否在位的信号，通过后背板接至另一单板的地线；

主备状态信号(STAIN_A、STAIN_B)，是来自另一单板的输出信号，作为本板的输入信号，该信号为低电平时表示本板为备用状态；

硬件切换信号(HDMS_A、HDMS_B)，由本板切换键给出，低电平有效；

软件切换信号(SWMS_A、SWMS_B)，由本板的软件程序给出，低电平表示切换；

其他故障信号(OTHER_A、OTHER_B)，是影响单板正常运行的其它信号：

在A板上，复位信号(RST_A)和硬件切换信号(HDMS_A)接在与门(AND11)的输入，软件切换信号(SWMS_A)和其他故障信号(OTHER_A)接在与门(AND12)的输入，所述两个与门(AND11、AND12)的输出均接至另一个与门(AND13)的输入；

与门(AND13)的输出信号和板在位检测信号(BDON_A)一起接至或门(OR11)，所述或门(OR11)的输出接至锁存器(D11)的清零端；锁存器(D11)的输入端接高电平，输出信号与来自B板的主备状态信号(STAIN_A)一起接至与非门(NAND11)；

与非门(NAND11)的输出信号(STAOUT_A)经后背板送至B板的输入端，作为B板的主备状态信号(STAIN_B)；

B板的结构、元器件和逻辑电路与A板完全相同；

后背板为两块电路板(A板、B板)的逻辑电路之间的互控信号提供连接，其中一块电路板(A板、B板)的输出信号(STAOUT_A、STAOUT_B)，作为另一块电路板(B板、A板)的主备状态信号(STAIN_B、STAIN_A)输入，接至与非门(NAND21、NAND11)的输入端；一块电路板(A板、B板)的输入信号线(BDON_A、BDON_B)通过另一块电路块(B板、A板)接地；

后背板与两块电路板(A板、B板)的连接器中，与输出信号(sTAOUT_A、STAOUT_B)相连接的针长度比与输入信号(STAIN_A、STAIN_B)相连接的针长度要短。