基于CPCI总线的具有热切换能力的数据处理模块的设计与实现

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1、第40卷第4期2010年7月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．40No．4Jul．2010基于CPCI总线的具有热切换能力的数据处理模块的设计与实现韩振国，梁小虎(中国航空计算技术研究所，陕西西安710068)摘要：数据处理模块是机栽嵌入式系统的核心计算资源。介绍了一种基于CPCI总线的具有热切换能力的数据处理模块的设计与实现，模块具有主从(系统与外设)自适应和热切换能力，为CPCI系统提供了一种通用的、具有热切换能力的数据处理模块的解决方案。关键词：热切换；CPCI总线；数据处

2、理模块中图分类号：TP274．2文献标识码：A文章编号：1671-654X(2010)04-0116．02引言工业嵌入式应用对于机械结构的鲁棒性有较高的要求，CPCI总线规范就是为适应这种要求对PCI2．1(或更高版本)规范的改进⋯。CPCI支持模块的热拔插，即带电拔插旧J，但并不支持模块的热切换，即在系统不复位的情况下，由从模块(外设模块)接替主模块(系统模块)的功能并对主模块进行故障隔离。在机载或车载嵌人式系统中，由于计算机位于设备舱内，任务执行的过程中无法利用热拔插实现故障模块的隔离和功能接替。因此，本文介绍了一种基于

3、CPCI总线的具有热切换能力的数据处理模块的设计与实现，为CPCI系统提供了一种通用的，具备热切换能力的数据处理模块的解决方案。1系统结构数据处理模块应用在采用标准的CPCI总线的机箱中，具有自适应功能，可插在系统槽(SystemSlot)或外设槽(PeripheralSlot)上，通过判断SYSEN#信号的状态实现主从模块的自动判断。为实现主从切换功能，在P3上增加了2组自定义信号：a．CLOSEIN和CLOSEOUT信号；b．6个离散量输出信号DOU，ID一5。从模块通过CLOSEOUT(由从模块发出)和CLOSEIN(

4、由主模块接收)信号对主模块进行隔离，并通过6个离散量信号通知系统中的其他外设主模块故障。2数据处理模块的结构和特点数据处理模块采用PCI6466作为局部PCI总线到CPCI总线的桥接器。为实现主从模块的自适应和热切换功能，设计中将PCI6466配置为通用模式。数据处理模块桥接器配置和主从模块的互连如图l所示。为实现数据处理模块的通用化，上电复位时模块的控制逻辑根据CPCI底板总线的SYSEN#信号控制PCI6466的TRANS#信号。当TRANS#信号有效时，PCI6466为透明方式，数据处理模块为主模块；当TRANS#信号

5、无效时，PCI6466为非透明方式，数据处理模块为从模块"J。当数据处理模块为主模块时，实现总线的仲裁，中断管理等功能；当数据处理模块为从模块时，可向主模块申请占用CPCI总线，申请中断服务等，必要时(如主模块故障或超时)将主模块从CPCI总线隔离，并接替主模块实现总线的仲裁、中断管理等功能HJ。3数据处理模块自适应和热切换功能的实现数据处理模块的自适应和热切换过程见图2。数据处理模块上电复位时，控制逻辑在复位信号的上升沿，将SYSEN#信号状态锁存入TRANS#状态寄存器(CPLD实现)，并根据TRANS#寄存器的状态，控

6、制PCI6466的TRANS#信号有效或无效。如果数据处理模块被插入系统槽，因为该插槽SYSEN#信号为低，数据处理模块上电复位后PCI6466的TRANS#信号有效，PCI6466工作在透明方式，数据处理模块按照主模块的方式对板内各资源和从模块收稿日期：2010-01—15修订日期：2010—04一01作者简介：韩振国(1981一)，男，黑龙江佳木斯人，助理工程师，研究方向为数据信号处理。2010年7月韩振国等：基于CPCI总线的具有热切换能力的数据处理模块的设计与实现·117·：S—C1．K00用作时钟输入；S_RS7I

7、、ou僻用作复位输入!!必垒篓⋯⋯⋯⋯⋯j图1数据处理模块的结构和主从模块的互连示意图图2数据处理模块自适应和热切换过程示意图PCI6466的S．Poa进行初始化。初始化完成后，主模块按照一定的时间间隔给从模块发送同步消息，通知从模块自己的运行状态。如果数据处理模块被插入外设槽，因为该插槽SYSEN#信号为高，数据处理模块上电复位后PCI6466的TRANS#信号无效，PCI6466工作在非透明方式，数据处理模块按照从模块的方式对板内各资源和本模块PCI6466的P—Poa进行初始化。初始化完成后，从模块接收主模块发送的同步

8、消息，确定主模块的运行状态。如果同步消息错误，或等待同步消息超时，从模块就认为主模块发生了故障。这时从模块将通过以下步骤隔离和接替主模块：a．通过MCLOSEOUT信号将主模块从CPCI总线上隔离；b．驱动INTOUT0—5信号有效，通知其他模块主模块发生故障，暂停使用CPCI总线；c。通