摘要：描述了cpci平臺實(shí)現(xiàn)熱切換的動作機(jī)制，引入一種方法將cpci設(shè)備熱插拔動作轉(zhuǎn)為獨(dú)享中斷，用led指示處理進(jìn)程，并給出依此方法實(shí)現(xiàn)無控制臺進(jìn)行全熱切換的軟硬件設(shè)計(jì)方案。 關(guān)鍵詞：cpci 熱切換 即插即用 設(shè)備驅(qū)動中斷服務(wù)程序 cpci（即compact pci）是picmig制定的、更加堅(jiān)固耐用的pci版本，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和嵌入式控制系統(tǒng)中。它在電氣、邏輯和軟件功能方面與pci完全兼容。除機(jī)械特性不一致外，cpci與pci最大的差別在于cpci具有支持熱切換（hotswap）的能力。隨著電子產(chǎn)品成本的下降和市場對工業(yè)產(chǎn)品尤其是電信應(yīng)用產(chǎn)品可靠性要求的提高，基于cpci平臺的設(shè)計(jì)逐漸成為電信設(shè)備廠商的首選。1 cpci熱切換原理1．1 熱切換基礎(chǔ) cpci標(biāo)準(zhǔn)定義的機(jī)械、電氣特性是實(shí)現(xiàn)熱切換的基礎(chǔ)。它采用的連接器符合iec917和iec1074-101標(biāo)準(zhǔn)，其插針引腳分別有最長、中長、最短三種長度。當(dāng)插入一個(gè)卡到插槽時(shí)，首先最長的引腳（電源和地）被連接，卡邏輯將所有pci信號引腳預(yù)設(shè)到一個(gè)固定電平1v；接著是中長度引腳的pci信號連接，這些信號的電平已經(jīng)固定且尚未開始，不會對系統(tǒng)造成干擾；最后才輪到最短的此腳，即bd_sel#信號連接，告知卡邏輯可以開始工作�？ò纬龅捻樞蛘�好相反，bd_sel#首先斷開，pci信號被調(diào)整到一固定電平，最后才斷開電源和地信號。在電路方面，cpci增加一個(gè)enum#信號，即系統(tǒng)枚舉信號。當(dāng)一個(gè)cpci設(shè)備卡被插入或拔出時(shí)，enum#被激活。 除cpci本身的特性以外，要實(shí)現(xiàn)熱切換，具有支持即插即用（pnp）的操作系統(tǒng)也是必要條件之一，只有支持pnp才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動程序的動態(tài)安裝和卸載。1．2 三種層次熱切換1．2．1 基本熱切換最基本的熱切換方式需要用戶干預(yù)。用戶通過控制臺通知os（操作系統(tǒng)）即將進(jìn)行設(shè)備卡插入或拔出。當(dāng)插入一個(gè)卡時(shí)，其詳細(xì)流程如下：（a）通過系統(tǒng)界面，用戶通知os即將在一個(gè)槽中插入一個(gè)卡；（b）用戶插入卡，對卡完成上電初始化；（c）用戶通知系統(tǒng)，卡已經(jīng)插入，要求os重新枚舉總線；(d)os執(zhí)行總線枚舉，確定新卡需要的資源；(e)os對卡的pci配置寄存器編程，向其分配資源；(f)os裝入適當(dāng)?shù)脑O(shè)備驅(qū)動程序，并調(diào)用其初始化代碼；(g)設(shè)備驅(qū)動程序初始化完成，卡開始工作。 當(dāng)拔出一個(gè)卡時(shí)，流程類似，需要用戶預(yù)先通知os將要拔出設(shè)備卡，os卸載設(shè)備驅(qū)動程序并回收設(shè)備資源后，才能拔出設(shè)備。1．2．2 全熱切換 全熱切換是在基本熱切換的基礎(chǔ)上，在卡的插入/拔出機(jī)構(gòu)中添加一個(gè)微開關(guān)裝置。這個(gè)開關(guān)藏在手柄中。當(dāng)cpci卡被插入或拔出時(shí)，在卡開始或�？üぷ髦�前，微開關(guān)首先改變狀態(tài)，產(chǎn)生enum#信號，該信號通過某種途徑通知os將要插入或拔出一個(gè)卡，os再執(zhí)行總線枚舉、安裝驅(qū)動程序或卸載驅(qū)動程序等動作。1．2．3 高可用性熱切換 高可用性熱切換是在全熱切換的基礎(chǔ)上建立的。它要求在系統(tǒng)卡和每個(gè)設(shè)備卡之間實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的rst#和信號隔離。這使os可以自動隔離一個(gè)壞卡，然后將一個(gè)替代卡（已經(jīng)安裝）啟動，接著壞卡繼續(xù)工作。所以它通常也稱作無縫切換或無間斷切換，是一種冗余設(shè)計(jì)方案。 三種熱切換的自動化層次不同，實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度也各有不同。下面介紹一種支持全熱切換的cpci平臺的hotswap子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，對其硬件電路和軟件設(shè)計(jì)分別進(jìn)行介紹。2 cpci熱切換子系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)2．1 橋接芯片 在硬件電路上需要一兼容cpci規(guī)范的pci-to-pci的橋接芯片，以便熱插拔卡時(shí)實(shí)現(xiàn)引腳控制邏輯和支持全熱切換功能。以plx pci6150為例，它提供一個(gè)hotswap寄存器，記錄設(shè)備插拔狀態(tài)，其定義如表1所示。表1 hotswap寄存器定義dha：device hiding arm，設(shè)備隱藏處理，在設(shè)備卡剛插入尚未正常工作前或被驅(qū)動程序停止之間可隱藏后級總線設(shè)備。eim：enable or disable enum#，使能或禁止enum#輸出。pif：pending insert or extrace act，暫時(shí)掛起插入或者拔出動作。loo：len on or off,led指示控制，與芯片的led引腳相對應(yīng)。pi：programming interface，可編程接口，軟件觸發(fā)插入/拔出等動作。ext：extraction state，拔出狀態(tài)位，當(dāng)微開關(guān)斷開時(shí)，此狀態(tài)位為1。ins：insertion state，插入狀態(tài)位，在pci6150上電復(fù)位成功后，此狀態(tài)位為1。2．2 硬件電路邏輯 系統(tǒng)卡電路在邏輯上就是一普遍pc主機(jī)板，它與熱切換相關(guān)的部分集中在對來自cpci連接器的enum#信號的處理。在設(shè)計(jì)時(shí)，將它接在系統(tǒng)板super i/o芯片winbond w83627hf的irqin0引腳，以擴(kuò)展中斷輸入的isa中斷方式實(shí)現(xiàn)。這樣設(shè)計(jì)的好處是：可避免與其它pci設(shè)備共享中斷，而獨(dú)點(diǎn)一個(gè)中斷以保證中斷的響應(yīng)速度；該引腳輸入是可編程的，可根據(jù)系統(tǒng)的中斷使用情況分配任意空閑中斷；而且該中斷可以不掛靠任何物理設(shè)備而獨(dú)立存在，這樣驅(qū)動