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CompactPCI总线热插拔单板的电气设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

  摘要:CompactPCI热插拔单板的电气设计必须满足热插拔规范的要求。要保证在拔插单板时,不对CompactPCI总线产生较大的冲击,不影响CompactPCI总线上数据传输的正确。因此在进行热插拔单板的电气设计时,必须考虑到静电放电、预充电、信号串联匹配、信号线长度限定以及滤波电容大小的限制等几个方面。详细介绍了CompactPCI热插拔单板的典型结构、物理连接过程及电气设计技术要点。
  关键词:CompactPCI热插拔总线
  
  在一般的应用电子系统中,若出现电路板硬件失效或软件故障,通常都是先关闭系统电源再检修或更换故障设备,这样往往需要较长的停机时间。在一些可靠性要求非常高的高可靠系统中,不允许停机检修和停机更换故障板或只允许很短的停机时间。例如在高可靠通讯、军事应用电子系统中,一旦出现单板故障,要求在整个系统不停机的情况下允许带电拔出故障板及插入备份板,这种系统通常叫做支持热插拔系统或高可靠系统。热插拔系统首先需要有一个支持热插拔的系统平台,还需要有支持热插拔的单板。热插拔系统都是采用无源背板总线平台,在众多的无源背板总线系统中,CompactPCI总线具有完整的支持热插拔的规范,CompactPCI总线热插拔系统应用最广泛。本文重点介绍CompactPCI热插拔单板的电气设计技术要点。
  
  1热插拔技术概要
  
  热插拔即允许带电拔插工作单板,其最基本的目的是要求带电拔插单板而不影响系统运行,以便维修故障板或重新配置系统;热插拔技术可以提供有计划地访问热插拔设备,允许在不停机或很少需要操作人员参与的情况下,实现故障恢复和系统重新配置;热插拔技术可以提供高可靠应用,当单板出现故障时,系统在不间断运行的情况下自动隔离故障板。热插拔系统的级别由低到高分为三种:基本热插拔系统,它具有基本热插拔要求的性能;完全热插拔系统,它可以对热插拔单板进行动态配置;高可靠系统,它利用高可靠平台实现对硬件的更高级别的控制。
  
  插拔有三个过程:物理连接过程,包括热插入(在系统运行中插入单板)和热拔出(在系统运行中拔出单板);硬件连接过程中,即系统在硬件层上的连接与断开;软件连接过程,即系统在软件层上的连接与断开。这些过程可以用一组状态进一步描述,这些状态虽属于系统的不同连接层但彼此关联,如图1所示。例如,当物理连接层不存在时,硬件连接层就不能产生电气连接;当单板从运行中的系统拔出时,软件连接和硬件连接自动断开。在图1中:
  
  P0:单板未安装到系统,处于系统隔离状态。
  
  P1/H0:单板已经插入槽位,所有的针都连接上,但没有上电,CompactPCI总线没有激活。在这一点,物理层处于P1状态,硬件层处于H0状态。
  
  H1:单板上电初始化后连接到CompactPCI总线。
  
  H1F:单板被命令上电、初始化,但是失败,或者单板检测到故障从CompactPCI总线断开。这块单板不适合插入从CompactPCI总线。
  
  H2/S0:单板上电,但CompactPCI总线只能访问配置空间。此时,配置寄存器还没有配置好。在这一点,硬件层处于H2状态,软件层处于S0状态。
  
  S1:系统已经配置好单板。
  
  S2:必需的软件(驱动器,等)加载完成,单板可被操作系统和应

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