CN1393748A - 主备电路倒换设备及其方法 - Google Patents

Abstract

一种新型的主备电路倒换设备，包括：用于检测本板的工作状态以产生本板工作状态检测信号的装置；用于检测对板的在位状态以产生对板在位状态检测信号的装置；用于检测对板的主备用状态以产生对板主备用状态检测信号的装置；以及根据所述本板工作状态检测信号、所述对板在位状态检测信号以及所述对板主备用状态检测信号，产生控制本板的主备用状态用的本板主备用状态控制信号的装置。本发明还提供了一种新型的主备电路倒换方法。

Description

主备电路倒换设备及其方法

本发明涉及一种主备电路倒换设备及方法，尤其涉及一种单板热备份状态下的主备电路倒换设备及方法。

在***设计中采用主备热备份冗余设计技术能够有效地提高***运行的可靠性，其中主备热备份是指两块相同的单板同时工作，一块主用，另一块备用。主用单板提供与该单板相连的控制信号，备用单板通过内部三态控制其输出。这两块单板的主备互控信号借助备用板连接，当主单板出现故障时，***能够自动实现倒换，保证可靠性。

通常的主备电路倒换方案主要有两种：一种是主倒备型，另一种是备倒主型。在图1和图2中示出了这两种主备电路倒换方案的示意电路图。如图1和2所示，这两种方案的电路均采用R-S触发器，通过板间互锁信号来保证两块单板的主备信号互斥，从而达到主倒备或备倒主的目的。

虽然上面两种倒换方案能实现主备电路倒换的目的，但它们仍存在不足，其表现为：

1.主倒备型：只有先向主用板发出倒换命令才可实施倒换动作。如果主用板无法与后台或主机建立通信，则无法实现倒换，需要电路具备硬件自动倒换功能或复位功能。

2.备倒主型：只有先向备用板发出倒换命令，在备用板倒换为主用板后，原先的主用板才能倒换成备用板。这样所产生的严重缺陷在于：

1)在拔插备用板时，由于备用板状态不确定，会出现备抢主现象。备用板在***过程中，一般不太稳定，此时如果作为主用可能会出现故障。

2)主用板一旦出现严重故障，就无法立即自动倒入备用板，必须通过主机或后台来控制，这样会出现较大的时间差，从而可能带来无法预计的后果。

因此，为了解决以上两种倒换方案的不足，本发明提出了一种新型的主用板倒换方案。

本发明的核心内容是一种基于如下主备电路倒换功能实现的新型主备电路倒换设备，它可具备后台或主机倒换以及硬件自动倒换两种功能：

1)在***上电复位期间，两板同时保持备用状态，以避免主备竞争冲突。

2)在***上电稳定后，保证主槽位单板取得主用权。

3)一旦检测出任一单板硬件出现任何故障，可自动换到好板。表明***上电后，主备用板处于对等的地位，它们都具有热备份功能。单板硬件故障点检测，提供了开放的板级状态检测机制。

4)后台或主机发出倒换命令可实施倒换动作。提供***对单板主备用状态的软件设置数据接口，具备操作维护功能。

5)带电拔插时，后插上的单板不抢占主用权。

6)对方板一旦拔出，本板无原则上升为主用。

依据本发明的一个发明，提供了一种用于在主用单板与备用单板之间进行倒换的主备电路倒换设备，其特征在于包括：用于检测本板的工作状态以产生本板工作状态检测信号的第一装置；用于检测对板的在位状态以产生对板在位状态检测信号的第二装置；用于检测对板的主备用状态以产生对板主备用状态检测信号的第三装置；以及接收并根据分别来自所述第一、第二和第三装置的所述本板工作状态检测信号、所述对板在位状态检测信号以及所述对板主备用状态检测信号，产生控制本板的主备用状态用的本板主备用状态控制信号的第四装置。

依据本发明的另一个发明，提供了一种用于在主用单板与备用单板之间进行倒换的主备电路倒换方法，其特征在于包括以下步骤：检测本板的工作状态以产生本板工作状态检测信号；检测对板的在位状态以产生对板在位状态检测信号；检测对板的主备用状态以产生对板主备用状态检测信号；以及如果所述本板工作状态检测信号指示本板工作状态正常，则产生控制本板主用的本板主备用状态控制信号，如果所述本板工作状态检测信号指示本板工作状态异常，且对板在位状态检测信号指示对板在位以及对板主备用状态检测信号指示对板备用，则产生控制本板备用的本板主备用状态控制信号。

从以下附图并结合对本发明较佳实施例的描述，将使本领域内的技术人员更好地理解本发明。

图1是已有技术的主倒备型倒换电路的示意图；

图2是已有技术的备倒主型倒换电路的示意图；

图3是依据本发明的主备电路倒换设备的示意方框图；

图4是依据本发明的主备电路倒换设备的逻辑电路图；

图5是依据本发明的主备电路倒换设备的应用环境的示意图；

图6是示出依据本发明的主备电路倒换设备的操作的一个实施例的流程图；以及

图7是示出依据本发明的主备电路倒换设备的操作的另一个实施例的流程图。

以下将参考附图来描述本发明的较佳实施例，但本领域内的技术人员应理解，这些附图只是示意性的，而非对本发明的限制。

图3示出依据本发明的一个较佳实施例的主备电路倒换设备100的示意方框图。如图3所示，主备电路倒换设备100主要包括本板工作状态检测装置101、对板在位状态检测装置102、对板主备用状态检测装置103、检测结果合并装置106。

这里，本板和对板是相对的概念，在进行主备电路倒换操作时，主用板与备用板各自的主备电路倒换设备100在主用板与备用板间之间互传信号。

如图3所示，本板工作状态检测装置101接收来自本板的本板工作状态指示，以检测本板的工作状态。本板工作状态检测装置101将检测到的本板工作状态信号OS(即，本板工作状态正常或本板工作状态异常)输出到检测结果合并装置106，以与来自对板在位状态检测装置102以及对板主备用状态检测装置103的检测结果合并。

对板在位状态检测装置102通过接收来自对板的在位状态指示来检测对板的在位状态。同样，对板在位状态检测装置102将检测到的对板在位状态信号PS(即，对板在位或对板不在位)输出到检测结果合并装置106。

对板主备用状态检测装置103通过接收来自对板的主备用状态指示来检测对板的主备用状态。然后，对板主备用状态检测装置103将检测到的对板主备用状态信号QS(即，对板主用或对板备用)输出给检测结果合并装置106。

最后，检测结果合并装置106根据来自这三个检测装置101、102和103的输出信号OS、PS和QS，产生用于控制本板操作的本板主备用状态控制信号RS。例如，当主用板工作状态正常时，无论对板主备用状态和对板在位状态如何，检测结果合并装置106所产生的本板主备用状态控制信号RS都控制本板主用。而当主用板工作状态异常，对板在位且备用时，检测结果合并装置106所产生的本板主备用状态控制信号RS控制本板备用。相应地，原先备用的对板变为主用。

例如，假设本板正常操作时本板工作状态信号OS为‘1’；而本板工作状态异常时本板工作状态信号OS为‘0’。此外，假设对板在位时对板在位状态信号PS为‘0’；反之，如果对板不在位，则对板在位状态信号PS为‘1’。如果对板备用，则对板主备用状态信号QS为‘1’。如果对板主用，则对板主备用状态信号QS为‘0’。如果本板主备用状态控制信号RS为‘1’，则控制本板为备用。如果本板主备用状态控制信号RS为‘0’，则控制本板为主用。本领域内的技术人员可以理解，本发明所使用的信号及其逻辑状态不限于此。

例如，如果本板工作状态信号OS为‘1’，指示本板工作状态正常，则无论其它两个信号如何，检测结果合并装置106输出的本板主备用状态控制信号RS为‘0’，继而控制本板为主用。

另一方面，如果本板工作状态信号OS为‘0’，指示本板工作状态异常，则当对板在位且对板备用(即，对板在位状态信号PS为‘0’，对板主备用状态信号QS为‘1’)时，检测结果合并装置106输出的本板主备用状态控制信号RS为‘1’，继而控制本板为备用。在此情况下，原先备用的对板变为主用。

为了使主备电路倒换设备100能更好地执行倒换功能，该主备电路倒换设备100经由一CPU控制接口105与一CPU(未示出)相连。从而，CPU可通过CPU控制接口105屏蔽/开放主备电路倒换设备100内各检测装置的操作，从而由CPU下发控制命令控制是否屏蔽/开放自动倒换操作。

此外，主备用倒换电路100还可设有缓启动控制装置104。缓启动控制装置104可产生至检测结果合并装置106的一缓启动控制信号，从而保证单板在带电拔插时，后***机框的单板不抢占原单板的主用权，即如果原单板正常工作，即使后插的单板的本板主备用状态控制信号RS指示本板主用，后插的单板也不工作，从而后插的单板不会抢占主用权。

以下，参考图4来详细地描述主备电路倒换设备上电/复位期间以及异常工作状态下的倒换动作。其中图4示出依据图3所示实施例的主备电路倒换设备100的一个例子。如下所述，定义了本发明的主备电路倒换设备所需的一些参数的具体例子，但本发明不限于此。本领域内的技术人员可根据需要以其它参数来确定主备电路的倒换。

在图4中：

/RS：单板上电复位信号；

ID：单板所属槽位(即，单板在机框中的物理位置)号；

ID＝1：本板所属槽位为1#；

ID＝0：本板所属槽位为0#；

D1和D0：后台/主机设置单板主备用状态数据位；

D0＝1：后台/主机设置单板主备用状态，屏蔽单板硬件自动倒换功能；

D1＝1：本板主用；

D1＝0：本板备用；

D0＝0：开放单板硬件自动倒换功能；

此时D1数据位状态与单板主备用状态无关；

ADDR：后台/主机地址信号；

/WR：后台/主机读写信号；

L_Status：单板工作状态有效性指示；

L_Status＝1：单板工作状态正常；

L_Status＝0：单板工作状态异常；

C_/MS：对板主备用状态指示；

C_/MS＝1：对板备用；

C_/MS＝0：对板主用；

C_DACM：对板在位状态指示；

C_DACM＝1：对板不在位；

C_DACM＝0：对板在位；

L_/MS：本板主备用状态指示；

L_/MS＝1：本板备用；

L_/MS＝0：本板主用；

该电路按如下次序启动倒换流程：

1)刚上电时，触发器D3被复位信号/RS置位为‘1’，使主用信号L_/MS为‘1’，由缓启动控制信号(Start)解除对L_/MS的封锁，即是否对该信号的钳位作用，因为刚上电时，该信号被钳位到‘1’电平。上电片刻，在单板状态还不稳定时，两部分都不主用。

2)ID与/RS共同作用，使触发器D2输出信号，对于0#板为‘0’，对于1#板为‘1’，触发器D1输出‘1’。上电一段时间后，当主/备两块板均在位时，C_DACM＝‘0’，C_/MS＝‘1’。产生的L_/MS，对于0#板为‘0’，对于1#板为‘1’，保证上电后0#板主用，1#板备用。

3)开放硬件自动倒换功能时，D0位输出‘0’，将与门AND1封锁，L_Status为本板状态信号，板正常时为‘1’，一旦本板故障，或非门NOR输出‘1’，或门OR4输出‘1’，使L/MS＝‘1’，这时如果备用板正常，自动使备用板的L_/MS＝‘0’，从而备用板变为主用。L_Status＝‘0’时，L_/MS无条件为‘1’(即，主用板备用)。

4)带电拔插时，由于触发器D3的作用，后插的单板刚***时被钳位到‘1’电平，处于备用状态，因此不会使已处于主用状态的单板误进入备用状态。

5)对方板一旦拔出，C_DACM＝‘1’，L_/MS无条件为‘0’，本板无原则主用。

6)当D0位输出‘1’时，自动倒换功能被屏蔽，只能通过后台/主机下发命令让单板发生倒换，倒换命令通过D1位下发。

如上所述，图4的电路实现了本发明的主备电路倒换功能。本领域内的技术人员可以理解，本发明不限于这里所描述的特殊例子，而可以实现相同功能的其它电路来替换。

本发明的主备电路倒换设备和方法可适用于基带操作/维护/定时单板的主备电路倒换策略。在图5中示出了本发明所适用的设计环境配置。如图5所示，该配置包括线路接口单元2、操作维护单元5(包括主处理器单元3)和主时钟单元4三个相对独立的功能单元，本发明中所描述的主备电路倒换功能在部件1中实现，主备电路倒换的裁决结果通过信号E表示，A、B、C分别代表链路原因倒换、OMU原因倒换和时钟原因倒换检测结果，D代表后台/主机数据接口。

以下，参考图6和7来描述依据本发明的主备电路倒换设备的操作，其中图6示出主备电路倒换设备的操作的一个实施例，图7示出其操作的另一个实施例。

如图6所示，首先，主备电路倒换设备100检测本板的工作状态(步骤S1)。如果在步骤S1中检测到本板工作状态正常，则产生本板主备用状态控制信号控制本板主用(步骤S2)，继而结束主备电路倒换设备100的操作(步骤S6)。

如果在步骤S1中检测到本板工作状态异常，则继续检测对板的在位状态(步骤S3)。如果在步骤S3中检测到对板不在位，则结束主备电路倒换设备100的操作(步骤S6)。或者，也可在结束操作前，将此结果通知CPU，以将此结果通知用户。

如果在步骤S3中检测到对板在位，则继续检测对板的主备用状态(步骤S4)。如果在步骤S4中检测到对板主用，则结束主备电路倒换设备100的操作(步骤S6)。或者，也可在结束操作前，将此结果通知CPU，以将此结果通知用户。

如果在步骤S3中检测到对板备用，则产生本板主备用状态控制信号而执行本板对板倒换操作(S5)，然后，结束主备电路倒换设备100的操作(步骤S6)。

在图7中示出依据本发明的主备电路倒换设备100的操作的另一个实施例。

如图7所示，首先，分别检测本板工作状态信号OS(步骤S11)、对板在位状态信号PS(S12)和对板主备用状态QS(步骤S13)。注意，这里，这三个检测步骤S11、S12和S13可以按某一顺序依次进行，也可以是同步进行的。即，在检测本板工作状态的同时，检测对板在位状态和对板主备用状态。

然后，判断检测到的本板工作状态信号OS、对板在位状态信号PS和对板主备用状态信号QS，以产生控制信号(步骤S14)。如果在步骤S14检测到OS＝1，即本板工作正常，则产生本板主备用状态控制信号控制本板主用(步骤S15)，然后，结束主备电路倒换设备100的操作(S17)。或者，也可在结束操作前，将此结果通知CPU，以将此结果通知用户。

如果在步骤S14检测到OS＝0且PS＝1或QS＝0，即本板工作异常且对板不在位或对板主用，则结束主备电路倒换设备100的操作(S17)。或者，也可在结束操作前，将此结果通知CPU，以将此结果通知用户。

如果在步骤S14检测到OS＝0且PS＝0，QS＝1，即本板工作异常且对板在位和对板备用，则主备电路倒换设备100执行本板对板倒换操作(步骤S16)，然后，结束操作(S17)。

如上所述，在主备电路倒换设备的操作中，在执行本板对板的倒换操作前，可加上一缓启动控制信号，以缓启动该倒换操作。

根据本发明的主备电路倒换设备和方法，在电路中引入复位信号及缓启动信号有效避免了复位期间的主备用板状态冲突，及对所属***的影响。

虽然通过举例并参考特定实施例描述了本发明，但可理解，可进行修改和/或改进，而不背离所附权利要求书的范围。

Claims (8)

1.一种用于在主用单板与备用单板之间进行倒换的主备电路倒换设备，其特征在于包括：

用于检测本板的工作状态以产生本板工作状态检测信号的第一装置；

用于检测对板的在位状态以产生对板在位状态检测信号的第二装置；

用于检测对板的主备用状态以产生对板主备用状态检测信号的第三装置；以及

接收并根据分别来自所述第一、第二和第三装置的所述本板工作状态检测信号、所述对板在位状态检测信号以及所述对板主备用状态检测信号，产生控制本板的主备用状态用的本板主备用状态控制信号的第四装置。

2.如权利要求1所述的主备电路倒换设备，其特征在于还包括连到所述第四装置的缓启动装置，所述缓启动装置用于产生缓启动主备电路倒换操作的缓启动信号。

3.如权利要求1或2所述的主备电路倒换设备，其特征在于还包括分别连到所述第一、第二和第三装置的CPU控制接口，所述CPU控制接口根据来自一CPU的指令屏蔽或开放主备电路倒换设备的主备电路倒换操作。

4.一种用于在主用单板与备用单板之间进行倒换的主备电路倒换方法，其特征在于包括以下步骤：

检测本板的工作状态以产生本板工作状态检测信号；

检测对板的在位状态以产生对板在位状态检测信号；

检测对板的主备用状态以产生对板主备用状态检测信号；以及

如果所述本板工作状态检测信号指示本板工作状态正常，则产生控制本板主用的本板主备用状态控制信号，如果所述本板工作状态检测信号指示本板工作状态异常，且对板在位状态检测信号指示对板在位以及对板主备用状态检测信号指示对板备用，则产生控制本板备用的本板主备用状态控制信号。

5.如权利要求4所述的主备电路倒换方法，其特征在于同步执行所述本板工作状态检测信号检测步骤、所述对板在位状态检测信号从步骤和所述对板主备用状态检测信号检测步骤。

6.如权利要求4或5所述的主备电路倒换方法，其特征在于还包括根据来自CPU的控制信号，屏蔽/执行所述本板工作状态检测信号检测步骤、所述对板在位状态检测信号从步骤和/或所述对板主备用状态检测信号检测步骤。

7.如权利要求4或5所述的主备电路倒换方法，其特征在于还包括根据一缓启动信号，缓启动主用单板与备用单板之间的倒换操作。

8.如权利要求6所述的主备电路倒换方法，其特征在于还包括根据一缓启动信号，缓启动主用单板与备用单板之间的倒换操作。

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