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CompactPCI總線熱插拔單板的電氣設計
摘要：CompactPCI熱插拔單板的電氣設計必須滿足熱插拔規(guī)范的要求。要保證在拔插單板時，不對CompactPCI總線產(chǎn)生較大的沖擊，不影響CompactPCI總線上數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_。因此在進行熱插拔單板的電氣設計時，必須考慮到靜電放電、預充電、信號串聯(lián)匹配、信號線長度限定以及濾波電容大小的限制等幾個方面。詳細介紹了CompactPCI熱插拔單板的典型結構、物理連接過程及電氣設計技術要點。關鍵詞：CompactPCI 熱插拔 總線
在一般的應用電子系統(tǒng)中，若出現(xiàn)電路板硬件失效或軟件故障，通常都是先關閉系統(tǒng)電源再檢修或更換故障設備，這樣往往需要較長的停機時間。在一些可靠性要求非常高的高可靠系統(tǒng)中，不允許停機檢修和停機更換故障板或只允許很短的停機時間。例如在高可靠通訊、軍事應用電子系統(tǒng)中，一旦出現(xiàn)單板故障，要求在整個系統(tǒng)不停機的情況下允許帶電拔出故障板及插入備份板，這種系統(tǒng)通常叫做支持熱插拔系統(tǒng)或高可靠系統(tǒng)。熱插拔系統(tǒng)首先需要有一個支持熱插拔的系統(tǒng)平臺，還需要有支持熱插拔的單板。熱插拔系統(tǒng)都是采用無源背板總線平臺，在眾多的無源背板總線系統(tǒng)中，CompactPCI總線具有完整的支持熱插拔的規(guī)范，CompactPCI總線熱插拔系統(tǒng)應用最廣泛。本文重點介紹CompactPCI熱插拔單板的電氣設計技術要點。
1 熱插拔技術概要
熱插拔即允許帶電拔插工作單板，其最基本的目的是要求帶電拔插單板而不影響系統(tǒng)運行，以便維修故障板或重新配置系統(tǒng)；熱插拔技術可以提供有計劃地訪問熱插拔設備，允許在不停機或很少需要操作人員參與的情況下，實現(xiàn)故障恢復和系統(tǒng)重新配置；熱插拔技術可以提供高可靠應用，當單板出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)在不間斷運行的情況下自動隔離故障板。熱插拔系統(tǒng)的級別由低到高分為三種：基本熱插拔系統(tǒng)，它具有基本熱插拔要求的性能；完全熱插拔系統(tǒng)，它可以對熱插拔單板進行動態(tài)配置；高可靠系統(tǒng)，它利用高可靠平臺實現(xiàn)對硬件的更高級別的控制。
插拔有三個過程：物理連接過程，包括熱插入（在系統(tǒng)運行中插入單板）和熱拔出（在系統(tǒng)運行中拔出單板）；硬件連接過程中，即系統(tǒng)在硬件層上的連接與斷開；軟件連接過程，即系統(tǒng)在軟件層上的連接與斷開。這些過程可以用一組狀態(tài)進一步描述，這些狀態(tài)雖屬于系統(tǒng)的不同連接層但彼此關聯(lián)，如圖1所示。例如，當物理連接層不存在時，硬件連接層就不能產(chǎn)生電氣連接；當單板從運行中的系統(tǒng)拔出時，軟件連接和硬件連接自動斷開。在圖1中：
P0：單板未安裝到系統(tǒng)，處于系統(tǒng)隔離狀態(tài)。
P1/H0：單板已經(jīng)插入槽位，所有的針都連接上，但沒有上電，CompactPCI總線沒有激活。在這一點，物理層處于P1狀態(tài)，硬件層處于H0狀態(tài)。
H1：單板上電初始化后連接到CompactPCI總線。
H1F：單板被命令上電、初始化，但是失敗，或者單板檢測到故障從CompactPCI總線斷開。這塊單板不適合插入從CompactPCI總線。
H2/S0：單板上電，但CompactPCI總線只能訪問配置空間。此時，配置寄存器還沒有配置好。在這一點，硬件層處于H2狀態(tài)，軟件層處于S0狀態(tài)。
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