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范的要求。要保證在拔插單板時，不對CompactPCI總線產生較大的沖擊，不影響CompactPCI總線上數據傳輸的正確。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中，若出現電路板硬件失效或軟件故障，通常都是先關閉系統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、軍事應用電子系統中，一旦出現單板故障，要求在整個系統不停機的情況下允許帶電拔出故障板及插入備份板，這種系統通常叫做支持熱插拔系統或高可靠系統。熱插拔系統首先需要有一個支持熱插拔的系統平臺，還需要有支持熱插拔的單板。熱插拔系統都是采用無源背板總線平臺，在眾多的無源背板總線系統中，CompactPCI總線具有完整的支持熱插拔的規范，CompactPCI總線熱插拔系統應用最廣泛。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運行，以便維修故障板或重新配置系統；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，實現故障恢復和系統重新配置；熱插拔技術可以提供高可靠應用，當單板出現故障時，系統在不間斷運行的情況下自動隔離故障板。熱插拔系統的級別由低到高分為三種：基本熱插拔系統，它具有基本熱插拔要求的性能；完全熱插拔系統，它可以對熱插拔單板進行動態配置；高可靠系統，它利用高可靠平臺實現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（在系統運行中插入單板）和熱拔出（在系統運行中拔出單板）；硬件連接過程中，即系統在硬件層上的連接與斷開；軟件連接過程，即系統在軟件層上的連接與斷開。這些過程可以用一組狀態進一步描述，這些狀態雖屬于系統的不同連接層但彼此關聯，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生電氣連接；當單板從運行中的系統拔出時，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，處于系統隔離狀態。

P1/H0：單板已經插入槽位，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，硬件層處于H0狀態。

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，軟件層處于S0狀態。

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