CompactPCI Hot Swap技術簡析_

CompactPCI Hot Swap技術簡析

2003/11/10

　　在PICMG組織的推廣下，擁有模塊化、易使用以及易維護等優(yōu)點的CompactPCI產品已經廣泛應用于軍事武器系統(tǒng)、航天工業(yè)、電信網絡、CTI等多個領域，而在CompactPCI的各種技術規(guī)格中，尤以熱插拔（Hot Swap）技術為最突出，也最容易吸引業(yè)界關注。

　　有關Hot Swap的目的及應用，PICMG 2.1中已經給出了詳細定義，Hot Swap最主要的目的在于，提供一種平臺，使得系統(tǒng)不斷電前提下，周邊卡甚至于系統(tǒng)卡可拔出或插入，而不破壞整個系統(tǒng)的正常工作。這將有利于維修或系統(tǒng)重新組態(tài)。

Hot Swap平臺架構

　　PICMG 2.1所描述的Hot Swap系統(tǒng)架構分為Basic Hot Swap、Full Hot Swap和High Availability三類。最底層的部份是可熱插拔卡片所應支持的硬件設計，它必須有一個可以掌控卡片插拔狀態(tài)及控制Hot Swap LED芯片，在卡片熱插拔時能夠發(fā)出ENUM#訊號告知系統(tǒng)CPU卡。

　　中間部份為CompactPCI的背板設計。CompactPCI Bus的獨特硬件接觸界面有長短針的分別，在熱插拔卡片時可以避免因為電源的不當輸入而造成卡片損害。此外，CompactPCI背板還提供了ENUM#信號的傳遞界面，以便可使熱插拔卡和系統(tǒng)CPU卡進行溝通。

　　最上層為系統(tǒng)CPU卡所必須支持的部份，它必須具有一個可以知道卡片熱插拔的界面（ENUM#或PCI Bus），并且還必須有Hot Swap Driver負責卡片熱插拔時的資源分配及卸載，否則即使CPU卡可以確定任何的卡片插拔，操作者也無法正常使用該平臺。

Hot Swap流程

　　在Full Hot Swap的平臺上，只有卡片的插拔需要操作員手動操作，其余的例如信號連結、資源分配及卸載等工作，都通過硬件及軟件完成。

　　當操作員插入并扣上卡片后，可熱插拔卡上的電源開始供電并發(fā)出ENUM#信號，CPU卡接收到ENUM#信號后，會先確認PCI總線上哪張卡片剛被安插，然后將與此卡相關的資源需求安排好并加載相應的驅動程序，之后便可以進入正常使用狀態(tài)。

　　外圍卡的拔出則剛好采取相反動作。操作員打開外圍卡把手，卡片會送出ENUM#信號告知系統(tǒng)CPU卡，CPU卡在接收到信號之后掃描總線上的卡，以確認哪張卡將被拆除，并卸載此卡的驅動程序以及相關的資源要求，最后Hot Swap Driver會再把卡片的Hot Swap LED點亮，告知操作員可以拔掉該外圍卡。

　　由插入及拔出過程，可以知道，支持熱插拔需要特殊的硬件及軟件設計。

Hot Swap的特殊硬件設計

　　要支持熱插拔，硬件設計上首先具有支持熱插拔的芯片，此芯片須記錄插拔的狀態(tài)、控制Hot Swap LED、反應從卡片把手獲得的狀態(tài)改變，進而發(fā)送ENUM#信號。這部份應用在通常的I/O界面卡中會使用PLX芯片，而CPU外圍卡則必須依靠非透明橋（Non-Transparent Bridge）的支持，例如凌華科技的cPCI-6765就使用Intel 21555橋接器、cPCI-6810/20使用HiNT HB6橋接器。這一類型的橋接器在未來的Hot Swap平臺上會占據(jù)越來越多的比重。

　　另外，外圍卡的電源供應設計必須保證卡片在插入或拔除時板卡上的所有組件不被破壞，而且PCI總線上的信號能夠同步，這些要求可通過利用背板上的長短針設計完成。

　　與系統(tǒng)CPU卡設計的硬件最相關的是ENUM#信號的接收。不同廠商在這類設計上大多不相同，凌華科技在這方面的設計利用了GPI或中斷甚至是GPI和中斷并存的方式，

Hot Swap的特殊軟件需求

　　在軟件的需求上，不外乎是能夠反應外圍卡所送來的信號，并分配或移除資源給外圍卡，以及加載或卸載外圍卡驅動程序。根據(jù)接收信號的機制，即GPI或中斷甚至于PCI總線掃描的形式，可將軟件分為輪詢（polling）以及中斷服務程序（Interrupt service routine）兩類。

　　Hot Swap服務程序包含了外圍卡的資源分配及卸載、驅動程序的加載及拆除，以及Hot Swap指示燈的智能，是最復雜的功能，必須考慮到所有可能的資源分配，包含I/O端口、內存以及中斷等。而且不同的操作系統(tǒng)有各自的處理模式，如果這一方面沒有處理好，就無法達到真正的Hot Swap目的，目前已有軟件廠商針對Hot Swap開發(fā)出相應的模塊套件，凌華科技也陸續(xù)開發(fā)出基于Windows以及Linux的Hot Swap服務程序。

計算機世界網(www.ccw.com.cn)

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