基于cpci技术的双机诊断和切换模块的设计

《基于cpci技术的双机诊断和切换模块的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、http://www.paper.edu.cn基于CPCI技术的双机诊断和切换模块的设计12宋磊，朱毅明1华北计算机系统工程研究所，北京(100083)2北京广利核系统工程有限公司，北京(100085)E-mail:songlei@hollysys.com摘要：本文通过对主从式双机诊断切换模块的研究，研制出基于CPCI技术的双机诊断和切换模块。文章分析了模块的PCI桥，切换逻辑，电源和隔离组成部分，着重阐述了基于CPLD进行的切换逻辑的设计。本模块通过PCI桥实现了服务器与板卡的通讯，通过逻辑芯片实现了双方信息的交互，并基于这些信息进行了切换判断，加速服务器进行主从

2、切换。在实际的应用中，具有可靠性高，切换速度快，维护方便等诸多优点。关键词：监控卡；PCI桥；CPLD中图分类号：TP334.41.引言计算机控制系统是核电站数字化仪控系统的核心子系统，该系统不但完成核电站大部分工艺过程的自动控制功能，而且向操纵员提供监视和操作界面，提供实时数据监视、事件和报警处理、趋势、参数调整、手动控制等功能。数字化控制系统分为自动控制层和操作监控层，采用基于中央服务器的两层网络结构。服务器处于连接自动控制层和操作监控层关键位置，在系统中具有核心作用。一旦全部服务器同时出现问题则整个系统就不能正常工作，所以保证服务器能正常工作对整个系统及其重要

3、。[1][2][3][4]现在的系统采用双机热备的设计，这就需要实现自动的双机诊断和切换。在以往的设计中往往采用基于软件和网络的方式实现双机诊断和切换，可靠性受到操作系统等因素的影响，诊断和切换的时间响应太长（3s），不能满足用户对快速（0.5s-1s）切换的需求，所以现设计采用专用硬件方式的诊断与切换单元以提高服务器诊断和切换的可靠性，提高切换速度。2.总体设计[5]双机监控卡是一种计算机PCI总线的扩展卡，其主要功能是使主从服务器实时的获得对方的工作状态，从而快速判断本方当前是否需要更换工作状态。[6]双机监控卡遵循CompactPCI协议，支持热插拔。监控卡通

4、过CPCI连接器和控制计[7]算机通讯，板卡内部应用PLX桥芯片PCI9054实现从CPCI到LOCALBUS的转换，应用ALTERA公司的MAXII系列CPLD芯片EPM240进行逻辑控制。双机监控信息由监控主机通过CPLD来产生和接收脉冲信号，通过光耦和三极管完成输入和输出的逻辑驱动。每块板卡接口部分均通过光耦进行隔离，考虑到远距离传输，输出端将采用24V电压。板卡间通讯由DB25连接器和电缆完成。双机监控卡支持热插拔规范V2.1。本设计采用LINEAR公司提供的CPCI专用热插拔芯片LTC1644控制板卡上电次序和电源保护，使板卡能够在带电的CPCI总线插槽中

5、安全地插入或拔出。-1-http://www.paper.edu.cn图1原理框图3.实现方法3.1逻辑功能的设计图2逻辑功能图3.2看门狗该电路中，有一看门狗，通过PCI的写信号进行复位以实现板卡对服务器程序的监视。当看门狗溢出时，表明服务器程序进入死循环。-2-http://www.paper.edu.cn服务器写标志或板卡复位本机正常复位清0工作0时钟看门狗信号1将本机状态置空闲图3看门狗3.3分频器在信号的传输过程中，需要将电平信号转换成脉冲信号进行传输，通过对时钟信号进行分频，将脉冲信号发送给对方板卡。图4分频器3.4计数器将对方脉冲信号的上升沿作为计数器

6、的复位信号，当对方板卡的出现故障时，计数器复位，并保持输出状态永远为故障模式。图5计数器双机监控卡的逻辑判断功能是用CPLD实现的，在CPLD的程序中，从看门狗，分频器和计数器得到的数据是作为逻辑判断的依据。双机监控卡主要是根据得到的双方发来的信息来分析判断双方工控机目前所处的状态（主机，从机，空闲，错误），根据状态来判断是否进行切换和报告故障。具体的程序在这里不做详细的阐述。-3-http://www.paper.edu.cn两个监控卡之间采用20芯电缆进行了连接，共互相传递10个信号。其中4个信号是互相监测电缆及对方连接器状态的。2个信号是将本机状态发给对方，2

7、个信号将对方状态传给本机，还有2个信号是互相发送信号表示自己板卡存在。接收和发送数据时，采用光耦进行隔离，以实现双机隔离。监控卡的D1位、D0位和ON_OFF_STAT_OUT位将本方的状态以脉冲的形式传递给对方的D3位、D2位和ON_OFF_STAT_IN位，对方板卡通过光耦将其隔离取入；同样本方的D3位、D2位和ON_OFF_STAT_IN位读入对方的D1位、D0位和ON_OFF_STAT_OUT位的状态，D1D0位是将本方服务器的状态传送给对方板卡，进而送于对方服务器进行判断本方服务器的当前工作状态。D3D2位是将对方服务器的状态传送给本卡，进而送于本方服