專利名稱：主備倒換控制電路及實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以主備方式工作的系統(tǒng)中的主備倒換控制電路及主備倒換實(shí)現(xiàn)方法。
目前常見的主備倒換電路如

圖1所示，是在兩個(gè)結(jié)構(gòu)功能相同的單板0和單板1上分別設(shè)計(jì)兩個(gè)R-S觸發(fā)電路，其輸入和輸出分別相互交叉連接為互鎖信號(hào)。同時(shí)，在其輸入端都連入一個(gè)強(qiáng)制倒換控制信號(hào)線CONT。當(dāng)需要倒換時(shí)，一般系統(tǒng)首先給主板下發(fā)倒換命令，通過主板強(qiáng)制倒換信號(hào)CONT控制，主板先倒換為備板，然后，再通過互鎖信號(hào)控制備板倒換為主板，這種電路雖然能實(shí)現(xiàn)主備倒換，但其在設(shè)計(jì)上存在著以下的問題1)會(huì)產(chǎn)生爭(zhēng)主用的現(xiàn)象。由于該設(shè)計(jì)在備板插入的瞬間插針接觸的次序有先后，備板電源與地線先接觸上單板，使CONT信號(hào)為高電平，而此時(shí)備板的互鎖信號(hào)可能還未接觸到插針，則備板會(huì)因?yàn)楸景宓幕ユi信號(hào)上拉為高電平而導(dǎo)致備搶主，這種情況在帶電操作時(shí)極易發(fā)生。
2)會(huì)出現(xiàn)主控程序出錯(cuò)不能倒換的現(xiàn)象。在主板的主控程序跑飛且看門狗(Watchdog)未能正常工作，或是主板與后臺(tái)的通訊中斷的情況下，由于此時(shí)主板無法與后臺(tái)進(jìn)行通訊，不能通過主機(jī)或后臺(tái)進(jìn)行倒換。
3)產(chǎn)生觸發(fā)器自激。由于該設(shè)計(jì)是正反饋電路，在門電路移相、環(huán)路增益等條件達(dá)到臨界時(shí)，小的擾動(dòng)就可能會(huì)引發(fā)R-S觸發(fā)器自激。
4)不支持聯(lián)動(dòng)倒換。有些主備熱備份單板與和它本身有信號(hào)接口的單板存在著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這樣在單板主備倒換設(shè)計(jì)中必須考慮雙方的聯(lián)動(dòng)倒換，以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)倒換性能。而傳統(tǒng)的主備倒換設(shè)計(jì)中，很難支持聯(lián)動(dòng)倒換，也就無法很好地保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)倒換。
本發(fā)明的技術(shù)方案具體是一種主備倒換控制電路，分別設(shè)置于兩塊功能結(jié)構(gòu)完全相同的單板上，該控制電路至少包括CPU接口，用于接收單板CPU發(fā)送的命令字，并轉(zhuǎn)發(fā)給并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路；并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路，用以處理CPU發(fā)送的命令字，及發(fā)送握手信號(hào)給對(duì)板的狀態(tài)比較電路，發(fā)送主/備用狀態(tài)字給本板的狀態(tài)比較電路；狀態(tài)比較電路，比較對(duì)板并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路發(fā)送的握手信號(hào)與本板并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路發(fā)送的主/備用狀態(tài)字，并根據(jù)比較結(jié)果控制定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路動(dòng)作；以及定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路，接收狀態(tài)比較電路發(fā)來的指示信號(hào)，在未收到指示信號(hào)時(shí)生成倒換控制信號(hào)。
所述的握手信號(hào)是通過背板的信號(hào)線傳輸，其通信模式為同步方式，或?yàn)楫惒椒绞健?br> 所述的命令字至少包括主倒換備命令字、備倒換主命令字、配置命令字、使能/非使能命令字。
上述的握手信號(hào)為對(duì)板的主/備用狀態(tài)字。
一種主備倒換控制的實(shí)現(xiàn)方法，該方法至少包括以下的步驟a.主用板或備用板的并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路向?qū)Π宓臓顟B(tài)比較電路周期性的發(fā)送握手信號(hào)；b.狀態(tài)比較電路收到該握手信號(hào)后，與本板并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路發(fā)來的主/備用狀態(tài)字進(jìn)行比較，如果正常，則向本板的定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路發(fā)送一指示信號(hào)，否則不發(fā)信號(hào)。
c.當(dāng)備用板的定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路在固定周期內(nèi)未收到本板狀態(tài)比較電路發(fā)送的結(jié)果正常指示信號(hào)時(shí)，立即生成一倒換控制信號(hào)。
其中，所述周期的值由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置。
本發(fā)明通過在主備板之間采用數(shù)字握手信號(hào)對(duì)主備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可靠而準(zhǔn)確地在第一時(shí)間完成主備倒換的控制。其中，實(shí)現(xiàn)對(duì)主備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)主要是通過比較對(duì)方單板傳送的握手信號(hào)與本板的主/備用狀態(tài)字，利用連續(xù)刷新的握手信號(hào)檢測(cè)確定單板的主備狀態(tài)信息，提高倒換的準(zhǔn)確性和可靠性。本發(fā)明完全由硬件實(shí)現(xiàn)，不受軟件系統(tǒng)的限制，更簡(jiǎn)單、可靠、穩(wěn)定。
參見圖2所示，圖2為本發(fā)明主備板倒換控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。該電路至少包括CPU接口、并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路，定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路以及狀態(tài)比較電路。
其基本的工作原理是這樣的CPU系統(tǒng)通過CPU接口提供命令字給并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路，該命令字包括配置命令字、使能/非使能命令字、主倒備命令字、備倒主命令字等等。
并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路根據(jù)圖3的主備倒換狀態(tài)圖確定本板主備用狀態(tài)，及接收和處理CPU接口傳送的CPU系統(tǒng)的命令字。同時(shí)，通過背板上的數(shù)據(jù)(Data)和時(shí)鐘(CLK)線向?qū)?yīng)的單板發(fā)送握手信號(hào)，傳送本板的主/備用狀態(tài)字；向本板的狀態(tài)比較電路提供主/備用字，以供判斷主備用單板狀態(tài)是否正常。
狀態(tài)比較電路接收對(duì)板提供的握手信號(hào)，將對(duì)板發(fā)送的數(shù)據(jù)與本板的主/備用字比較，根據(jù)設(shè)計(jì)定義，比較結(jié)果刷新定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路，防止定時(shí)器溢出。例如，假設(shè)本板是備用板，如果對(duì)板發(fā)過來的是主用字，比較結(jié)果不相同，刷新定時(shí)器，定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路不發(fā)生動(dòng)作，主備板保持原來的狀態(tài)；如果對(duì)板發(fā)過來的是備用字，比較結(jié)果相同，不刷新定時(shí)器，定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路發(fā)生動(dòng)作，發(fā)生主備倒換，根據(jù)圖3的主備倒換狀態(tài)圖確定本板主備用狀態(tài)。由于并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路是按照一定的刷新周期不斷發(fā)送握手信號(hào)給對(duì)應(yīng)單板的，因此，狀態(tài)比較電路形成的比較結(jié)果信號(hào)也是周期性產(chǎn)生，那么，定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路可以根據(jù)CPU預(yù)先設(shè)置的門限調(diào)整靈敏度，如果在一定時(shí)間內(nèi)未接收到狀態(tài)比較電路所發(fā)的正常的指示信號(hào)，即產(chǎn)生一倒換控制信號(hào)，倒換控制信號(hào)可以根據(jù)具體設(shè)計(jì)需求用于控制CPU系統(tǒng)或單板對(duì)外接口信號(hào)輸入輸出狀態(tài)，從硬件控制上在第一時(shí)間內(nèi)完成主備倒換。
參見圖3所示，本發(fā)明主備倒換控制具體實(shí)現(xiàn)倒換的過程是這樣的a.單板上電復(fù)位后，自動(dòng)進(jìn)入備用板狀態(tài)；然后單板各自檢測(cè)所在槽位號(hào)，判斷本板是位于主用槽位還是備用槽位。
b.若位于備用槽位，為避免發(fā)生轉(zhuǎn)主用狀態(tài)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)，延時(shí)后進(jìn)入單板自檢；若是主用槽位，則直接進(jìn)行單板自檢。
c.單板自檢后如沒有通過，上報(bào)高層告警處理流程進(jìn)行處理；自檢通過后再進(jìn)入檢測(cè)對(duì)板握手信號(hào)和槽位號(hào)狀態(tài)。單板根據(jù)槽位號(hào)產(chǎn)生自己的主/備用字，該主/備用字與接收到的對(duì)板握手信號(hào)形成比較結(jié)果，從而正式確定單板的主備用狀態(tài)。
d.當(dāng)單板確認(rèn)為備用狀態(tài)后，進(jìn)入備用狀態(tài)告警循環(huán)檢測(cè)。即進(jìn)入備用狀態(tài)檢測(cè)。備用狀態(tài)檢測(cè)是將處于備用的單板定時(shí)進(jìn)行自檢，判斷本板是否故障。如果該狀態(tài)的檢測(cè)結(jié)果一直正常則繼續(xù)循環(huán)自檢，處于預(yù)備狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備接替主板工作；如果不正常則進(jìn)入高層告警處理流程。當(dāng)接收到“備用轉(zhuǎn)主用”的命令時(shí)直接轉(zhuǎn)入主用狀態(tài)。
e.當(dāng)單板確認(rèn)為主用狀態(tài)后，進(jìn)入主用狀態(tài)循環(huán)檢測(cè)。主用狀態(tài)循環(huán)檢測(cè)指單板處于主用狀態(tài)時(shí)，時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)本板的運(yùn)行狀態(tài)，如果發(fā)生故障，則進(jìn)行主備倒換，本板降為備用，并進(jìn)入故障處理流程。該狀態(tài)還包括單板是否進(jìn)入單主狀態(tài)的檢測(cè)，即檢查備用板是否在位。如未進(jìn)入單主狀態(tài)，則繼續(xù)循環(huán)檢測(cè)；如檢測(cè)到已經(jīng)進(jìn)入單主狀態(tài)，則進(jìn)行系統(tǒng)資源備份告警狀態(tài)判斷。如果在主用檢測(cè)狀態(tài)收到“主用轉(zhuǎn)備用”的命令，則主用板經(jīng)過故障環(huán)節(jié)處理轉(zhuǎn)入備用狀態(tài)。
f.系統(tǒng)資源備份告警狀態(tài)用來判斷此時(shí)系統(tǒng)是否僅有主用板可以正常運(yùn)作或不能運(yùn)作。如果仍可以運(yùn)作則做無告警處理，繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)；如果不能運(yùn)作則告警，轉(zhuǎn)高層告警處理流程。
其中，故障環(huán)節(jié)處理所包含的故障處理可以分為四種類型第一類是CPU系統(tǒng)故障。這時(shí)Watchdog會(huì)發(fā)生復(fù)位操作，轉(zhuǎn)入下述第四類型。
第二類是由外設(shè)引起的故障。這時(shí)系統(tǒng)先檢測(cè)主備倒換是否可以進(jìn)行，如不可行即告警，轉(zhuǎn)高層告警處理流程；如可行，則主用板轉(zhuǎn)為備用，備用板升至主用。
第三類是命令強(qiáng)制操作。CPU接收系統(tǒng)命令后，轉(zhuǎn)入第二類型處理過程。
第四類是插拔板或復(fù)位操作。由于復(fù)位相當(dāng)于上述倒換流程的起始狀態(tài)，發(fā)生復(fù)位的單板相當(dāng)于備用板狀態(tài)。
第四類型中的插拔單板按照狀態(tài)區(qū)分有三種(1)主用板拔出備用板通過背板握手信號(hào)檢測(cè)到失去主用板，自動(dòng)升為主用板，進(jìn)入主用狀態(tài)循環(huán)檢測(cè)狀態(tài)。
(2)備用板拔出主用板不必處理，根據(jù)主用狀態(tài)循環(huán)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)入單主狀態(tài)。
(3)備用板插入自檢后進(jìn)入備用狀態(tài)。
上面所述的主備倒換電路和實(shí)現(xiàn)方法設(shè)計(jì)，可以很好地解決傳統(tǒng)主備倒換電路穩(wěn)定性、可靠性不夠的問題，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)可以根據(jù)存在主備關(guān)系的單板的復(fù)雜程度進(jìn)行綜合考慮。
可見，本發(fā)明所提供的一種主備倒換控制電路及其實(shí)現(xiàn)方法，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)1)本發(fā)明的主備倒換實(shí)現(xiàn)方法，是通過背板利用主備板數(shù)字握手信號(hào)進(jìn)行通信，利用連續(xù)刷新的握手信號(hào)檢測(cè)確定單板的狀態(tài)，以提高系統(tǒng)的可靠性。
2)本發(fā)明的主備倒換控制電路在設(shè)計(jì)上，摒棄了傳統(tǒng)主備倒換電路中設(shè)計(jì)的R-S觸發(fā)器和正反饋電路，直接采用數(shù)字握手信號(hào)，完全避免了自激隱患，提高了主備倒換控制穩(wěn)定性和可靠性。
3)本發(fā)明的主備倒換控制電路對(duì)于單板插入瞬間插針接觸的次序先后不敏感，完全按照主備倒換狀態(tài)圖來操作，可避免備搶主現(xiàn)象發(fā)生，提高了主備倒換的可靠性。
4)本發(fā)明的主備倒換控制電路在設(shè)計(jì)中，考慮了單板在各種故障情況下的自動(dòng)倒換，包括主用板無法完成通信握手等極端情況都可以避免，比如增加故障處理狀態(tài)對(duì)不同程度的故障進(jìn)行處理；再比如采用主備倒換的控制與單板的Watchdog配合使用，通過復(fù)位控制告警的故障板恢復(fù)工作，進(jìn)而提高了系統(tǒng)的可靠性。
5)本發(fā)明通過CPU系統(tǒng)發(fā)命令字給并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路，以及在并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路與狀態(tài)比較電路之間發(fā)送主/備用字，將單板主備狀態(tài)與單板CPU進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，可以很好地支持單板主備倒換設(shè)計(jì)中的聯(lián)動(dòng)倒換，以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)倒換性能。
6)CPU系統(tǒng)可通過CPU接口下發(fā)主備倒換命令，強(qiáng)制單板狀態(tài)發(fā)生變化，可為系統(tǒng)提供更好的靈活性。
7)本發(fā)明的方法明確了主備倒換的狀態(tài)以及相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換處理，該狀態(tài)轉(zhuǎn)換涵蓋了單板主備倒換操作的各種情形，進(jìn)而提高了系統(tǒng)的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種主備倒換控制電路，分別設(shè)置于兩塊功能結(jié)構(gòu)完全相同的單板上，其特征在于該控制電路至少包括CPU接口，用于接收單板CPU發(fā)送的命令字，并轉(zhuǎn)發(fā)給并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路；并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路，用以處理CPU發(fā)送的命令字，及發(fā)送握手信號(hào)給對(duì)板的狀態(tài)比較電路，發(fā)送主/備用狀態(tài)字給本板的狀態(tài)比較電路；狀態(tài)比較電路，比較對(duì)板并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路發(fā)送的握手信號(hào)與本板并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路發(fā)送的主/備用狀態(tài)字，并根據(jù)比較結(jié)果控制定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路動(dòng)作；以及定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路，接收狀態(tài)比較電路發(fā)來的指示信號(hào)，在未收到指示信號(hào)時(shí)生成倒換控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主備倒換控制電路，其特征在于所述的握手信號(hào)通過背板的信號(hào)線傳輸，其通信模式為同步方式，或?yàn)楫惒椒绞健?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主備倒換控制電路，其特征在于所述的命令字至少包括主倒換備命令字、備倒換主命令字、配置命令字、使能/非使能命令字。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的主備倒換控制電路，其特征在于所述的握手信號(hào)為對(duì)板的主/備用狀態(tài)字。
5.一種主備倒換控制的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該方法至少包括以下的步驟a.主用板或備用板的并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路向?qū)Π宓臓顟B(tài)比較電路周期性的發(fā)送握手信號(hào)；b.狀態(tài)比較電路收到該握手信號(hào)后，與本板并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路發(fā)來的主/備用狀態(tài)字進(jìn)行比較，如果正常，則向本板的定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路發(fā)送一指示信號(hào)，否則不發(fā)信號(hào)。c.當(dāng)備用板的定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路在固定周期內(nèi)未收到本板狀態(tài)比較電路發(fā)送的結(jié)果正常指示信號(hào)時(shí)，立即生成一倒換控制信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述周期的值由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種主備倒換控制電路，分別設(shè)置于兩塊功能結(jié)構(gòu)完全相同的單板上，該控制電路至少包括CPU接口、并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路、狀態(tài)比較電路以及定時(shí)信號(hào)發(fā)生電路；CPU接口接收CPU系統(tǒng)發(fā)的命令字，并轉(zhuǎn)發(fā)給并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路，并/串轉(zhuǎn)換和命令處理電路接收和處理CPU系統(tǒng)發(fā)送的命令字，同時(shí)，發(fā)送握手信號(hào)給另一單板的狀態(tài)比較電路，發(fā)送主/備用字給本板的狀態(tài)比較電路，狀態(tài)比較電路比較握手信號(hào)與主/備用字，并根據(jù)比較結(jié)果控制定時(shí)比較電路動(dòng)作，生成倒換控制信號(hào)。使用該電路可令系統(tǒng)倒換更可靠、準(zhǔn)確，并能保證實(shí)時(shí)倒換。本發(fā)明還公開了一種主備倒換控制的實(shí)現(xiàn)方法。
文檔編號(hào)H04B1/74GK1405985SQ0113071
公開日2003年3月26日 申請(qǐng)日期2001年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月21日
發(fā)明者李振亞, 張明, 謝壽波, 汪劍 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司