專利名稱：一種單板集中管理與控制的實現系統(tǒng)與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子通訊及自動化控制領域，具體的說，是一種分布式控制系統(tǒng)中對各功能單板進行集中 管理與控制的系統(tǒng)與方法。
背景技術：
在電子系統(tǒng)設計中，分布式控制與管理系統(tǒng)是非常常見的。例如在大型通訊設備中，處 于同一個機框內的功能單板通常就采用分布式控制方式實現對系統(tǒng)中各功能單板的集中管理 和控制。
在該系統(tǒng)中，主控單板采用什么方式實現對所有功能單板的識別和管理功能，是在整個 系統(tǒng)設計中需要重點考慮的問題。而且即使設計中對于所有功能單板的電源管腳都進行了兼 容設計，在單板插錯的情況下不會出現電源或者地信號接錯的問題，但是此時功能單板還是 有可能因為其他信號沖突導致硬件損壞或者導致系統(tǒng)無法正常工作。例如插錯槽位導致兩塊 功能單板的輸出信號接在了一起，這樣也會出現單板損壞或者整個系統(tǒng)工作不正常的情況。 對于設計成熟的系統(tǒng)而言，即使在功能單板插錯槽位的情況下，也要確保硬件不發(fā)生損壞， 并且不會影響到正在運行的整個系統(tǒng)的正常工作。
在華為技術有限公司提出的專利號為CN1484159的中國專利"利用系統(tǒng)板上的CPU進 行集中控制處理的方法"中，公開了一種利用系統(tǒng)板上的CPU進行集中控制處理的方法，至 少包括下列操作步驟(1 )該系統(tǒng)控制板上的CPU向該系統(tǒng)中的所有各個單板提供CPU總 線，系統(tǒng)控制板還為每一個單板分別設置單板在位線和片選信號線；(2 )在該系統(tǒng)中對每一 個槽位的單板分配一個地址；(3 )藉助所述的CPU總線、單板在位線和片選信號線的各種 組合，該系統(tǒng)控制板上的CPU對該系統(tǒng)中的所有單板進行集中控制處理；各個單板則通過向 系統(tǒng)控制板上的CPU發(fā)出中斷或告警信號，請求控制處理。
在TOSHIBA CORP提出的專利號為JP04232556A的國際專利"MOUNTED BOARD MANAGEMENT SYSTEM"中，公開了一種單板管理系統(tǒng)，可以避免錯誤的地址設置并且不 需要進行復雜地址總線設計。實現方法為在母板1一側的地址設置單元161-16N給出的地 址數據首先臨時存儲到地址存儲單元Al ，然后通過連接器D發(fā)送給地址有效性檢測單元A2。 地址有效性檢測單元A2將地址存儲單元Al中的地址數據和母板地址總線11給出的地址數
據進行比較，只有在地址一致的時候才會產生片選信號CE，然后發(fā)送CE信號到數據輸入輸 出控制單元A3。 A3單元接收到CE信號之后，通過控制總線13收發(fā)控制數據，就可以通過 數據總線12進行狀態(tài)的訪問以及數據的輸入輸出操作。
在中國專利CN1484159中，主要是采用硬件設計方法實現單板的檢測和控制管理功能， 使用CPU總線、片選和中斷實現主控單板對于功能單板的控制和訪問，這占用了大量系統(tǒng)硬 件資源，并不適合大型系統(tǒng)應用。 一旦系統(tǒng)中的單板數量很多的時候，CPU資源就可能不足， 無法實現大量功能單板的控制和管理。在國際專利JP04232556A中，主要通過硬件設計實現 單板的管理和控制，同時需要設計存儲單元、地址有效性檢測單元、地址總線和控制總線， 這增大了系統(tǒng)的復雜性，同時也導致設計和生產成本增加。
綜上所述，上述的2個專利都是只是在系統(tǒng)可以正常運行的情況下對系統(tǒng)中功能單板進 行集中控制和管理，而沒有考慮如何檢測并且避免單板插錯狀態(tài)，也無法確保單板插錯時不 會出現硬件損壞甚至整個系統(tǒng)無法工作的問題。
發(fā)明內容
為了克服現有技術中存在的問題，本發(fā)明提出了一種通過通訊總線實現主控板對所有功 能單板的集中管理和控制的系統(tǒng)和方法。
一種單板集中管理和控制的實現系統(tǒng)，包括主控單元、與多個功能單板對應的管理單 元和輸出控制單元，其特征在于
所述主控單元通過通訊總線連接到各個功能單板對應的管理單元，所述功能單板對應的 管理單元通過輸出控制信號連接到各自對應的輸出控制單元。
根據系統(tǒng)需求選取合適的通訊總線，釆用合理的通訊協(xié)議，在通訊數據幀中包含有用于 區(qū)分不同功能單板的板類型號字節(jié)。
對功能單板的電源和通訊接口進行兼容處理；
對功能單板上存儲的單板類型、槽位、版本等信息進行統(tǒng)一的規(guī)劃和分配。
所述主控單元，在功能單板插入插槽上電后，將功能單板通過通訊電路上報的單板類型、 槽位、版本信息與主控單元的存儲設備中事先設定的單板類型、槽位、版本的對應關系進行
比較，若單板插入的槽位不正確，給出告警信息；若正確，通過通訊電路下發(fā)命令，使功能 單板的業(yè)務信號輸出。
所述管理單元，通過通訊電路和主控單元進行通訊；
所述管理單元，通過輸出控制信號設置輸出控制單元的狀態(tài)，控制業(yè)務信號輸出通路打 開或關閉。
所述輸出控制單元，至少包括門控端控制I/O信號和接口芯片；
所述輸出控制單元，在功能單板上電之后，通過硬件設置自動令所有的輸出信號為關閉 狀態(tài)，將功能單板上的業(yè)務信號和整個系統(tǒng)相互隔離。
一種單板集中管理和控制的實現方法，包括如下步驟
第一步，系統(tǒng)上電，主控單元正常運行；
第二步，插入功能單板，功能單板上電，單板上的輸出控制單元自動令所有業(yè)務信號為 關閉狀態(tài)，所有業(yè)務信號無法輸出到背板；
第三步，功能單板上的管理單元讀取當前的槽位號、單板板類型號和版本信息，通過通 訊接口上報給主控單元；
第四步，主控單元將接收到的功能單板上報的當前的槽位號、單板板類型號、版本信息， 與按照規(guī)劃預先存放在主控單元中的板類型號、槽位號和版本信息對應關系進行比較；
第五步，主控單板判定功能單板槽位號、板類型號或者版本信息不相符，則發(fā)送告警信 息，然后跳轉到第八步；
第六步，主控單板判定功能單板槽位號、板類型號和版本信息相符，則下發(fā)業(yè)務信號輸 出使能命令給功能單板；
第七步，功能單板上的管理單元接收到輸出使能命令，設置輸出控制信號狀態(tài)，打開業(yè) 務信號輸出通道，令功能單板上的業(yè)務輸出信號有效，此時功能單板開始正常運行；
第八步，轉其它操作。
本發(fā)明通過通訊總線，實現各功能單板之間的信息交換，然后由主控單元控制和管理所 有功能單板。解決了分布式系統(tǒng)設計中單板集中管理和控制的問題，且在插錯單板的情況下， 確保硬件不會發(fā)生毀壞，整個系統(tǒng)正常工作。
圖1是分布式系統(tǒng)中單板集中管理系統(tǒng)框圖2是輸出控制單元設計實例；
圖3是單板集中管理與控制的實現流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的分布式系統(tǒng)中單板集中管理系統(tǒng)框圖如圖1所示。
本發(fā)明主要包括主控單元101 、與多個功能單板對應的各自的管理單元102和輸出控制單 元103。
主控單元101通過通訊總線連接到所有功能模塊上的管理單元102，在功能單板上的管理 單元102通過輸出控制信號連接到各自對應的輸出控制單元103。 主控單元101為整個系統(tǒng)的主控單元，實現的功能主要包括-
(1) 通過通訊總線和每個功能單板上的管理單元通訊。主控單元通過通訊總線下發(fā)各種 控制命令，控制功能單板的運行；同時主控單元還通過通訊總線接收管理單元上報的各種信 息。
(2) 存放有由用戶事先設定的功能單板板類型、槽位和版本的對應關系。 每塊功能單板上都帶有一個管理單元，管理單元可以實現對于功能單板的管理和控制。
管理單元102實現的功能包括
(1) 管理單元通過通訊總線和主控單元通訊；管理單元可以上報各種數據和信息給主控 單元；也可以接收主控單元下發(fā)的控制命令，根據控制命令控制功能單板運行；
(2) 管理單元可以讀取功能單板上存儲的單板類型、槽位、版本等各種信息；
(3) 可以通過輸出控制信號設置輸出控制單元的狀態(tài)，控制業(yè)務信號輸出通路打開或者關閉。
每塊功能單板上都帶有一個輸出控制單元103，用于控制功能單板上的業(yè)務信號輸出或 者關閉。
輸出控制單元103實現的功能包括
(1) 上電后自動令所有業(yè)務信號輸出為關閉狀態(tài)；
(2) 當輸出控制信號有效的時候，打開輸出通路，令所有業(yè)務信號正常輸出。 在這些硬件上實現的單板集中管理和控制方法，主要是通過通訊總線，實現各功能單板
之間的信息交換，然后由主控單元控制和管理所有功能單板。
本發(fā)明中，需要對于系統(tǒng)架構進行整體設計，這包括選擇通訊總線、電源和通訊接口設 計，以及槽位和板類型等信息的統(tǒng)一規(guī)劃。
首先根據具體應用選定整個系統(tǒng)的通訊總線，實現主控單板和所有功能單板之間的數據 交換通道。例如可以采用串行總線或者并行總線實現通訊。主控單元和所有功能單板上的管 理單元通過通訊通道相互通訊。根據通訊的數據量可以選擇合適的串行總線實現通訊。
例如交換數據量很大，通訊速率要求很高的應用，可以采用LAN實現；而通訊數據量較
小的應用，可以采用I2C總線、SPI總線或RS485總線設計。通過采用合理的通訊協(xié)議，在 通訊數據幀中包含有單板板類型號字節(jié)，用來區(qū)分不同的功能單板，只有對應該板類型號的 功能單板對該通訊數據幀進行處理和相應。這樣可以有效地實現分布式系統(tǒng)中主控單元101 對于功能單元102中所有單板的集中控制和管理功能。
然后對于機框背板上所有功能單板的電源和通訊接口都進行兼容設計，實現機框背板上 的電源和通訊接口可以兼容所有的功能單板。例如可以設計同一機框中所有功能單板對外接 口中的電源、地和通訊接口信號都采用相同的接口管腳實現，這樣即使功能單板插入了錯誤 的槽位，由于電源、地和通訊接口信號都相同，不會出現電源接口信號短路的情況，通訊通 道也可以正常工作。
最后需要對所有功能單板的板類型編號、應該占用的槽位編號、單板版本編號進行統(tǒng)一 的規(guī)劃和分配。
下面具體介紹主控單元、管理單元和輸出控制單元的具體實施方法。 主控單元101至少包括CPU、存儲設備和一個通訊接口。 CPU用于實現對主控單元和所
有功能單板的控制和通訊。存儲設備中存儲了用戶設定的單板類型、槽位和版本的對應關系 表，用于判斷和檢測單板類型、槽位和版本是否相符。通訊接口用于實現主控單元和所有功 能單板的通訊。 一旦有功能單板插入插槽中上電，功能單板通過通訊通路自動上報板類型號、 當前所在的槽位和版本，主控單元將功能單板上報的單板類型、當前所在槽位記錄和版本記 錄下來，和存儲設備中用戶事先設定的單板類型、槽位和版本的對應關系相互比較， 一旦發(fā) 現單板插入的槽位不正確，主控單元可以給出告警信息。在實際應用中，用戶可以根據實際 使用情況制定和調整板類型和槽位對應關系表，以滿足各種不同的系統(tǒng)配置情況和具體應用需求。
主控單元101還可以記錄系統(tǒng)中各個功能單板的相關信息。功能單板上電之后，除了上
報單板類型、當前所在槽位和版本的同時，還可以上報各種單板狀態(tài)信息，例如單板資源情 況、單板運行狀態(tài)、單板軟件版本等各種信息，主控單元可以記錄功能單板上報的單板信息， 便于實現對所有功能單板狀態(tài)的監(jiān)測。如果需要的話，主控單板可以將單板信息表中的所有 單板信息通過外接的顯示設備進行顯示。
如果單板插入槽位正確，主控單元可以通過通訊通道下發(fā)通訊命令給該功能單板，使該 功能單板的業(yè)務信號輸出。同時主控單元可以通過下發(fā)各種命令實現對于所有功能單板的集 中控制和管理，例如實現單板運行狀態(tài)監(jiān)控、單板復位、進行業(yè)務操作等功能。
每塊功能單板上都具有相應的管理單元和輸出控制單元。
管理單元102至少包括CPU、存儲設備、l個通訊接口和l根輸出的I/0信號。CPU通
過通訊接口和主控單元通訊。同時管理單元可以讀取單板運行狀態(tài)、單板軟件版本等各種信
息。這些信息一般都存放在存儲設備中，例如存放在RAM或者FLASH中，也可以存放在記 錄信息的硬件電路中，例如記錄單板板類型號或者單板版本的電路。而且，管理單元通過輸 出的l根I/0信號，連接到瑜出控制單元的門控端I/0信號上，管理單元可以通過該I/0信號
控制功能單板的業(yè)務信號輸出。
輸出控制單元103至少包括門控端控制I/O信號和接口芯片。在實際應用中，功能單板 輸出的業(yè)務信號都要通過驅動或者鎖存等接口芯片處理之后才會輸出單板，通用的接口芯片 都帶有輸出門控端，設置該門控端使輸出為高阻態(tài)就可以關閉所有業(yè)務輸出。例如可以使用 CMOS驅動芯片、LVDS驅動芯片、繼電器或者光耦作為接口芯片。然后采用通用I/O信號 控制接口芯片的門控端，實現對業(yè)務信號輸出通路的控制。
同時在功能單板上電之后，輸出控制單元通過硬件設計自動令所有的輸出信號為關閉狀
態(tài)，將功能單板上的業(yè)務信號和整個系統(tǒng)相互隔離。即使插錯了槽位，也不會由于功能單板 的輸出信號短路導致的硬件損壞，同時對于正在運行的系統(tǒng)沒有任何影響。例如可以對所有 接口芯片的門控端采用電阻進行上/下拉設計，保證門控端控制i/o信號默認為無效狀態(tài)(輸 出關閉狀態(tài))。在實際應用中，特別是對于那些必須不間斷工作的設備，在新增或者更換功能 單板的時候，只能在整個設備工作狀態(tài)下插入功能單板。此時如果功能單板插錯槽位，就很 可能導致整個系統(tǒng)工作不正常。采用上述的輸出信號控制電路設計，就可以有效地將新增功 能單板隔離在系統(tǒng)之外，保證系統(tǒng)的正常運行。圖2給出了輸出控制單元的一種實例。
功能單板集中管理與控制的實現方法如下-
第一步整個系統(tǒng)上電，主控單元正常運行；
第二步插入功能單板，功能單板上電，單板上的輸出控制單元自動令所有業(yè)務信號為 關閉狀態(tài)，所有業(yè)務信號無法輸出到背板；
第三步功能單板上的管理單元讀取當前的槽位號、單板板類型號和版本號等信息，通 過通訊接口上報給主控單元；
第四步主控單元將接收到的功能單板上報的當前的槽位號、單板板類型號、版本等信 息，與按照規(guī)劃預先存放在主控單元中的板類型號、槽位號和版本編號對應關系進行比較；
第五步主控單板判定功能單板槽位號、板類型號或者版本編號不相符，則發(fā)送告警信 息，然后跳轉到第八步；
第六步主控單板判定功能單板槽位號、板類型號和版本編號相符，則下發(fā)業(yè)務信號輸 出使能命令給功能單板；
第七步功能單板上的管理單元接收到輸出使能命令，設置輸出控制信號狀態(tài)，打開業(yè) 務信號輸出通道，令功能單板上的業(yè)務輸出信號有效，此時功能單板開始正常運行；
第八步轉其它操作。
圖3中給出了單板集中管理方法的流程圖。
整個系統(tǒng)管理通過通訊總線來實現通訊，具體通訊方式可根據實際需求進行靈活選擇。
整個系統(tǒng)中各單板的電源與通訊接口采取兼容性設計，保證插入單板可以上電啟動運行 且通訊通道正常工作。
采用輸出控制單元對單板業(yè)務信號進行輸出控制，只有在系統(tǒng)確認插入單板正確的情況 下才開放業(yè)務信號的輸出。即使功能單板插錯槽位，也不會影響整個系統(tǒng)的正常工作。特別 適合在那些必須不間斷工作的系統(tǒng)級設備上應用。
用戶可以根據實際情況調整單板類型號和槽位以及單板版本之間的對應關系，靈活實現 集中管理與控制。
權利要求
1、一種單板集中管理和控制的實現系統(tǒng)，包括主控單元、與多個功能單板對應的管理單元和輸出控制單元，其特征在于所述主控單元通過通訊總線連接到各個功能單板對應的管理單元，所述功能單板對應的管理單元通過輸出控制信號連接到各自對應的輸出控制單元。
2、 如權利要求1所述的單板集中管理和控制的實現系統(tǒng)，其特征在于 根據系統(tǒng)需求選取合適的通訊總線，采用合理的通訊協(xié)議，在通訊數據幀中包含有用于區(qū)分不同功能單板的板類型號字節(jié)。
3、 如權利要求1所述的單板集中管理和控制的實現系統(tǒng)，其特征在于 對功能單板的電源和通訊接口進行兼容處理；對功能單板上存儲的單板類型、槽位、版本等信息進行統(tǒng)一的規(guī)劃和分配。
4、 如權利要求1或2或3所述的單板集中管理和控制的實現系統(tǒng)，其特征在于 所述主控單元，在功能單板插入插槽上電后，將功能單板通過通訊電路上報的單板類型、槽位、版本信息與主控單元的存儲設備中事先設定的單板類型、槽位、版本的對應關系進行 比較，若單板插入的槽位不正確，給出告警信息；若正確，通過通訊電路下發(fā)命令，使功能 單板的業(yè)務信號輸出。
5、 如權利要求1或2或3所述的單板集中管理和控制的實現系統(tǒng)，其特征在于-所述管理單元，通過通訊電路和主控單元進行通訊；所述管理單元，通過輸出控制信號設置輸出控制單元的狀態(tài)，控制業(yè)務信號輸出通路打 開或關閉。
6、 如權利要求1或2或3所述的單板集中管理和控制的實現系統(tǒng)，其特征在于 所述輸出控制單元，至少包括門控端控制I/O信號和接口芯片；所述輸出控制單元，在功能單板上電之后，通過硬件設置自動令所有的輸出信號為關閉 狀態(tài)，將功能單板上的業(yè)務信號和整個系統(tǒng)相互隔離。
7、 一種單板集中管理和控制的實現方法，其特征在于，包括如下步驟-第一步，系統(tǒng)上電，主控單元正常運行；第二步，插入功能單板，功能單板上電，單板上的輸出控制單元自動令所有業(yè)務信號為 關閉狀態(tài)，所有業(yè)務信號無法輸出到背板；第三步，功能單板上的管理單元讀取當前的槽位號、單板板類型號和版本信息，通過通 訊接口上報給主控單元；第四步，主控單元將接收到的功能單板上報的當前的槽位號、單板板類型號、版本信息， 與按照規(guī)劃預先存放在主控單元中的板類型號、槽位號和版本信息對應關系進行比較；第五步，主控單板判定功能單板槽位號、板類型號或者版本信息不相符，則發(fā)送告警信 息，然后跳轉到第八步；第六步，主控單板判定功能單板槽位號、板類型號和版本信息相符，則下發(fā)業(yè)務信號輸 出使能命令給功能單板；第七步，功能單板上的管理單元接收到輸出使能命令，設置輸出控制信號狀態(tài)，打開業(yè) 務信號輸出通道，令功能單板上的業(yè)務輸出信號有效，此時功能單板開始正常運行；第八步，轉其它操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單板集中管理與控制的實現系統(tǒng)與方法，所述系統(tǒng)包括，主控單元、與多個功能單板對應的管理單元和輸出控制單元，所述主控單元通過通訊總線連接到各個功能單板對應的管理單元，所述功能單板對應的管理單元通過輸出控制信號連接到各自對應的輸出控制單元。本發(fā)明通過通訊總線，實現各功能單板之間的信息交換，然后由主控單元控制和管理所有功能單板。解決了分布式系統(tǒng)設計中單板集中管理和控制的問題，且在插錯單板的情況下，確保硬件不會發(fā)生毀壞，整個系統(tǒng)正常工作。
文檔編號G06F11/00GK101097563SQ200610090460
公開日2008年1月2日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權日2006年6月27日
發(fā)明者嶸 周, 張來喜, 朱紅軍, 堃 牛, 磷 郝 申請人:中興通訊股份有限公司