CompactPCI Hot Swap技術(shù)簡(jiǎn)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(diǎn)的CompactPCI產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應用于軍事武器系統、航天工業(yè)、電信網(wǎng)絡(luò )、CTI等多個(gè)領(lǐng)域，而在CompactPCI的各種技術(shù)規格中，尤以熱插拔（Hot Swap）技術(shù)為最突出，也最容易吸引業(yè)界關(guān)注。
有關(guān)Hot Swap的目的及應用，PICMG 2.1中已經(jīng)給出了詳細定義，Hot Swap最主要的目的在于，提供一種平臺，使得系統不斷電前提下，周邊卡甚至于系統卡可拔出或插入，而不破壞整個(gè)系統的正常工作。這將有利于維修或系統重新組態(tài)。
Hot Swap平臺架構
PICMG 2.1所描述的Hot Swap系統架構分為Basic Hot Swap、Full Hot Swap和High Availability三類(lèi)。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(gè)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(shí)能夠發(fā)出ENUM#訊號告知系統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(cháng)短針的分別，在熱插拔卡片時(shí)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CPU卡進(jìn)行溝通。
最上層為系統CPU卡所必須支持的部份，它必須具有一個(gè)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(shí)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(wú)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(dòng)操作，其余的例如信號連結、資源分配及卸載等工作，都通過(guò)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(kāi)始供電并發(fā)出ENUM#信號，CPU卡接收到ENUM#信號后，會(huì )先確認PCI總線(xiàn)上哪張卡片剛被安插，然后將與此卡相關(guān)的資源需求安排好并加載相應的驅動(dòng)程序，之后便可以進(jìn)入正常使用狀態(tài)。
外圍卡的拔出則剛好采取相反動(dòng)作。操作員打開(kāi)外圍卡把手，卡片會(huì )送出ENUM#信號告知系統CPU卡，CPU卡在接收到信號之后掃描總線(xiàn)上的卡，以確認哪張卡將被拆除，并卸載此卡的驅動(dòng)程序以及相關(guān)的資源要求，最后Hot Swap Driver會(huì )再把卡片的Hot Swap LED點(diǎn)亮，告知操作員可以拔掉該外圍卡。
由插入及拔出過(guò)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(jìn)而發(fā)送ENUM#信號。這部份應用在通常的I/O界面卡中會(huì )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(lèi)型的橋接器在未來(lái)的Hot Swap平臺上會(huì )占據越來(lái)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(shí)板卡上的所有組件不被破壞，而且PCI總線(xiàn)上的信號能夠同步，這些要求可通過(guò)利用背板上的長(cháng)短針設計完成。
與系統CPU卡設計的硬件最相關(guān)的是ENUM#信號的接收。不同廠(chǎng)商在這類(lèi)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(lái)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(dòng)程序。根據接收信號的機制，即GPI或中斷甚至于PCI總線(xiàn)掃描的形式，可將軟件分為輪詢(xún)（polling）以及中斷服務(wù)程序（Interrupt service routine）兩類(lèi)。
Hot Swap服務(wù)程序包含了外圍卡的資源分配及卸載、驅動(dòng)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有各自的處理模式，如果這一方面沒(méi)有處理好，就無(wú)法達到真正的Hot Swap目的，目前已有軟件廠(chǎng)商針對Hot Swap開(kāi)發(fā)出相應的模塊套件，凌華科技也陸續開(kāi)發(fā)出基于Windows以及Linux的Hot Swap服務(wù)程序。
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