一種熱插拔邏輯電路的制作方法

本發明涉及熱插拔技術領域，尤其涉及一種基于熱插拔功能的邏輯電路。

背景技術：

熱插拔技術是指系統在上電工作的情況下，插入或拔出子模塊，使其脫離工作狀態或并入系統工作而不影響整個系統的正常運行。對于帶電插拔單板上的接口，主機發送的信號需要存在于總線，當從機接入時，能夠及時的傳到子模塊的接收端，目前，熱插拔電路均能及時的傳輸通訊信號，并且能較好的抑制插拔時帶來的高頻振蕩脈沖，避免較為敏感的系統出現問題，但是，對于剛插入的模塊，其內部電源是按照一定的順序產生的，如果不考慮系統上電時序，總線信號會發生幅值紊亂的情況，從而產生大量的不穩定信號，導致系統崩潰，同時，dsp復位需要200ms，其在進行初始化的時候，i/o口信號未被定義，處于不可控狀態，一方面，dsp可能會將錯誤的信號發送到總線，系統從總線讀取到錯誤的信號，會做出相應的誤操作，影響系統穩定；另一方面，熱插拔設備自身在上電瞬間產生較多錯誤的控制信號，輕微造成開不了機，嚴重可能會導致炸機；目前常用的方法是通過軟件處理（加入延時以及識別誤發信號的程序，進行適當的過濾），但是此方法并不能完全避免誤操作的發生，程序比較繁瑣會占用較多的運行資源，并且由于需要考慮的情況較多，很容易忽略某些特殊狀況，存在風險。

可見，現有技術中仍然存在一定的問題，需要進一步改進。

技術實現要素：

本發明提供一種熱插拔邏輯電路，能夠克服現有的上電邏輯時序問題，保證了系統總線信號的真實穩定性，同時，設計的電路還解決了熱插拔電路因電源紊亂導致系統崩潰的難題。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種熱插拔邏輯電路，連接核心控制芯片和總線，配合熱插拔端子及外部連接電路工作，實現模塊化ups系統各個模塊的熱插拔正常工作，其特征在于包括dsp芯片電源監控電路，電源電壓檢測電路，電源狀態信號處理電路，控制單元信號輸出電路，熱插拔通訊信號邏輯電路。

優選的，所述dsp芯片電源監控電路是由電源監控芯片u1構成，1腳和8腳接3.3v電源，dsp輸入電壓+3.3v串聯兩個分壓電阻r1和r2到lgnd，r2電壓上端接芯片2腳,3腳接dsp內核電壓輸入電壓+1.9v，4腳接lgnd，5腳接到dsp芯片的80引腳（xrsn），6腳接到u6的22腳（oe端），7腳懸空。

優選的，所述電源電壓檢測電路包括電阻r3，由+12v和電阻r4～r5構成的基準電壓電路，由電阻r7、對接二極管d1和運算放大器u2構成的信號比較電路，所述信號比較電路輸入端為輔助電源電壓采樣信號，以獲得控制板上各個芯片的電源電壓；通過比較電路，得到電源故障信號，檢測電路工作狀態。

優選的，所述電源狀態信號處理電路包括電阻r8～14和電容c1,輸入端接控制板各個部分電源檢測電路故障信號，當控制板各路電源準備就緒時，該信號輸出為高電平，同看門狗信號共同作用使能輸出信號；當某一電源存在問題，該信號輸出為低電平，輸出電源狀態信號pow_good被強制拉低，輸出電路輸出被鎖定而輸出無效信號。

優選的，dsp輸出的看門狗信號，與rs觸發器u10的1腳相連，其15腳和2腳分別通過電阻r22和r23連接至3.3v，其3腳clr接電阻r24至3.3v，二極管d7陽極與d8陰極連接并與u10的3腳相連，d7的陰極與3.3v連接；與門u13的1腳輸入接所述電源狀態信號處理電路的輸出電源狀態信號pow_good,2腳接dsp的看門狗狀態輸出信號dsp_wd_out，u10的14腳接lgnd，與門u3的4和5腳輸入短接至一點并與u13的3腳輸出連接，與門u4的1腳接dsp定義的輸出信號dsp_out0，與門u4的2腳接u3的6腳，u13的3腳與發光二極管d1的陽極連接，發光二極管d1的陰極連接r15至lgnd，當電路的各個狀態信號正常輸出時，該電路輸出正常時序，且d1管被點亮；當dsp的看門狗程序初始化完成之后，輸出低電平，rs觸發器u10翻轉得到dsp_wd為高電平，使能與門u13。

優選的，該熱插拔通訊信號邏輯電路原理圖包括u9主控制芯片dsp引腳1輸出看門狗信號dsp_wd，u9主控制芯片dsp引腳25輸出輸出發送信號dsp_tx連接至與門u5的1腳，電源檢測電路與看門狗電路輸出信號dsp_out連接至與門u5的2腳，與門u5的3腳與雙電平轉換芯片u6的21腳連接，所述dsp芯片電源監控電路的輸出狀態信號dsp_rst與u6的使能端22腳連接、u6的電源端23、24電容與c2～3連接至一點并與+3.3v連接，c2～3的另一端連接lgnd，u6的1腳接+5v，并與r16和c3組成的濾波電路公共端連接，u6的輸出端3腳串接r18至二極管d3的陽極，d3的陰極與d4的陽極連接，并與電感l1、l2串接至總線，d4的陰極與電阻r19串接，r19的另一端與r20和c4組成的濾波電路連接，其公共端串接兩個帶有施密特觸發器功能的與非門u7和u8組成的電平轉換電路，輸出端與dsp的接收引腳連接。

優選的，所述電源監控芯片u1選用tps3307型號。

優選的，所述雙電平轉換芯片u6選用74lvc4245型號。

本發明相比現有技術具有以下優點：設備進行熱插時，在滿足正常上電時序時保證了設備在各電源正常且dsp最小系統完成初始化之后才會進行上電操作，對于保護核心芯片進行正常控制邏輯具有重要貢獻，解決了由于芯片初始化帶來的i/o口輸入輸出不穩定的問題，邏輯電路完全由硬件電路完成，避免了存在軟件bug的風險，抗干擾能力較強，使得系統更加可靠，且硬件電路簡單，通訊速度較快，成本較低，應用范圍廣，容易實現。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

圖1是本發明的熱插拔邏輯電路結構示意圖；

圖2是本發明的dsp芯片電源監控電路原理圖；

圖3是本發明的電源電壓檢測電路原理圖；

圖4是本發明的電源狀態信號處理電路原理圖；

圖5是本發明的控制單元信號輸出電路原理圖；

圖6是本發明的熱插拔通訊信號邏輯電路原理圖。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

圖1所示為熱插拔邏輯電路結構示意圖，當設備進行熱插過程時，一方面，dsp電源監控系統監測dsp最小系統上電情況，此時dsp最小系統進行初始化，此時dsp最小系統不會發送錯誤信號進入總線，同時，由于電路中有二極管單元，dsp只能接受來自總線的信號，400ms后，dsp最小系統完成初始化，監控芯片輸出使能信號使能電平轉換電路，模塊化的ups通過熱插拔邏輯電路實現和從機之間的通訊，完成并機工作；另一方面，對于熱插拔設備自身，當上通電瞬間，由于dsp芯片內部存在上拉和下拉兩種接口，其內部dsp芯片的i/o口輸出特性不確定，此時，通過控制板電源檢測單元輸出控制信號，當各控制板各電源未準備完善時，該電路鎖定各信號輸出電路，使得dsp輸出的各個信號無效，當dsp完成初始化，各部分電路電源均達到要求時，該電路使能信號輸出電路，電路正常開機。當有新的從機模塊插入或者某個模塊出現問題退出系統，剩余的模塊可以通過總線進行交流。通過熱插拔邏輯電路，任何時候插入或者拔出模塊，均能保證系統穩定的工作，不會對總線信號和整個系統造成影響。

如圖2所示，所述dsp芯片電源監控電路是由u1電源監控芯片tps3307芯片構成，1腳和8腳接3.3v電源，dsp輸入電壓+3.3v串聯兩個分壓電阻r1和r2到lgnd，r2電壓上端接芯片2腳,3腳接dsp內核電壓輸入電壓+1.9v，4腳接lgnd，5腳接到dsp芯片的80引腳（xrsn），6腳接到u6(選用芯片74lvc4245)的22腳（oe端），7腳懸空。

如圖3所示，所述電源電壓檢測電路包括電阻r3，由+12v和電阻r4～r5構成的基準電壓電路，由電阻r7、對接二極管d1和運算放大器u2構成的信號比較電路，所述信號比較電路輸入端為輔助電源電壓采樣信號，以獲得控制板上各個芯片的電源電壓；通過比較電路，得到電源故障信號，檢測電路工作狀態。

如圖4所示，所述電源狀態信號處理電路包括電阻r8～14和電容c1,輸入端接控制板各個部分電源檢測電路故障信號，當控制板各路電源準備就緒時，該信號輸出為高電平，同看門狗信號共同作用使能輸出信號；當某一電源存在問題，該信號輸出為低電平，輸出電源狀態信號pow_good被強制拉低，輸出電路輸出被鎖定而輸出無效信號。

如圖5所示，dsp輸出的看門狗信號，與rs觸發器u10的1腳相連，其15腳和2腳分別通過電阻r22和r23連接至3.3v，其3腳clr接電阻r24至3.3v，二極管d7陽極與d8陰極連接并與u10的3腳相連，d7的陰極與3.3v連接；與門u13的1腳輸入接所述電源狀態信號處理電路的輸出電源狀態信號pow_good,2腳接dsp的看門狗狀態輸出信號dsp_wd_out，u10的14腳接lgnd，與門u3的4和5腳輸入短接至一點并與u13的3腳輸出連接，與門u4的1腳接dsp定義的輸出信號dsp_out0，與門u4的2腳接u3的6腳，u13的3腳與發光二極管d1的陽極連接，發光二極管d1的陰極連接r15至lgnd，當電路的各個狀態信號正常輸出時，該電路輸出正常時序，且d1管被點亮；當dsp的看門狗程序初始化完成之后，輸出低電平，rs觸發器u10翻轉得到dsp_wd為高電平，使能與門u13。

如圖6所示，該熱插拔通訊信號邏輯電路原理圖包括u9主控制芯片dsp引腳1輸出看門狗信號dsp_wd，u9主控制芯片dsp引腳25輸出輸出發送信號dsp_tx連接至與門u5的1腳，電源檢測電路與看門狗電路輸出信號dsp_out連接至與門u5的2腳，與門u5的3腳與雙電平轉換芯片u6(選用芯片74lvc4245)的21腳連接，所述dsp芯片電源監控電路的輸出狀態信號dsp_rst與u6的使能端22腳連接、u6的電源端23、24電容與c2～3連接至一點并與+3.3v連接，c2～3的另一端連接lgnd，u6的1腳接+5v，并與r16和c3組成的濾波電路公共端連接，u6的輸出端3腳串接r18至二極管d3的陽極，d3的陰極與d4的陽極連接，并與電感l1、l2串接至總線，d4的陰極與電阻r19串接，r19的另一端與r20和c4組成的濾波電路連接，其公共端串接兩個帶有施密特觸發器功能的與非門u7和u8組成的電平轉換電路，輸出端與dsp的接收引腳連接。當模塊熱插時，從機上電瞬間進行初始化，在200ms以內均輸出無效信號，此時，rst信號控制u6使能端，禁止dsp向總線發出信息，由于dsp還未工作，此時接受到來自在總線的信息，不會有任何動作，對系統無影響。當電路準備完畢，dsp初始化完成，rst使能u6參與總線通信工作，有效避免了熱插拔帶來的干擾。

本實施例設計原理，電源監控芯片tps3307組成了dsp電源檢測電路（+3v和+1.9v），將其輸出引腳rst~與由電平轉換芯片74lvc4245的使能端連接，當dsp的電源和內核電源輸出正常時，rst輸出高電平，使能74lvc4245電平轉換電路；當子模塊通過熱插加入系統進行并機行為時，dsp芯片已經初始化完成，各個引腳已經定義完畢，此電路保證了子模塊輸入到總線的信號是真實有效的；當子模塊通過熱拔退出系統時，總線信號由于濾波電路不會受到干擾，系統正常工作。

看門狗電路的輸出信號在初次上電時一般為800ms左右，斷電后快速上電一般也在500ms左右，可以覆蓋dsp初始化所需的200ms時間，當看門狗電路輸出使能信號時，dsp已經完全使能完畢，可以正常工作。

由比較器組成的電源監測電路為系統提供了pow_good信號，通過與門電路配合將該信號與dsp所有的輸出引腳進行“與”操作，然后輸出到ups的各個工作單元。當一個新的子模塊熱插加入系統時，電路檢測各個部分電源是否正常，當某路電源不正常時，該電路輸出信號pow_good為低，通過與門強制鎖死各個輸出信號，使得系統不工作；當控制板電源準備就緒，pow_good變為高電平，各個輸出信號被使能，系統完成相應的并機行為；電路保證了子模塊內部cpu各個i/o口初始化完成后的狀態，使系統一直工作在電源穩定的狀態下。

在進行設備熱插拔時，電源監測電路和看門狗電路共同保障了設備的不受干擾性，使得系統能夠在較為穩定的狀況下運行，并且保障了系統不受熱插設備的影響。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。