[发明专利]多路时隙共享的背板总线结构及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信及其它电子设备中多个单板间采用背板进行信号互连的技术，具体涉及多根时隙共享的背板总线结构及其实现方法。

背景技术

通信设备及一些大型电子设备通常由多块电路板（简称单板）共同实现复杂的功能，各单板之间通常采用无源背板进行信号连接，单板之间信号互连的要求是简单、可靠，满足单板之间信息传递。这些电子设备，特别是光传输设备，随着设备的容量越来越大，单板的数量越来越多，单板之间需要进行信号互连的连线数急剧增多，造成了背板连接器针数和PCB（印刷电路板）上的连线数急剧增多，背板PCB叠层数越来越高，因此，采用总线互连技术，减少背板连线数量，是提高设备可靠性、降低背板成本的重要技术。

现有总线技术很多，如I2C总线技术等，这些技术在工业电子、通信设备等领域都已有广泛应用，但存在或实现协议复杂，或可靠性和实时性较低的等方面的缺点，对一些高可靠性和实时性要求高等的应用场合，不是很适合。如在通信设备中，很多板卡之间需要互通板在位信息、实时告警信息等，这些信息数据量不大，但要求高的实时性和可靠性。另一方面，在光通信设备中，一些大容量通信设备由数十块甚至上百块单板组成，要实现这么大数量单板互连，任意单板之间信息互通，现有背板总线技术存在一定的困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决电子设备中采用的背板总线技术实现协议复杂，可靠性和实时性较低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种多路时隙共享的背板总线实现方法，背板总线由统一的时钟进行同步控制，所述方法包括以下步骤：

将背板上的N块单板划分为M组单板组，每组单板组由一路背板总线连接，N≥M；

根据单板的数量N，将一个同步时钟周期T平均划分为N个时隙段，每块单板i占用对应一个时隙段Ti；

每块单板采用时分复用的方式通过相应的背板总线相互进行通信，且每块单板i由帧定位时钟触发，在自己的时隙段Ti内将数据发送到相应的总线上，并在相应的总线上接收其它时隙段其它单板的数据；

M路总线都通过背板连接到桥接单元上，通过桥接单元实现各条总线上的相应时隙段内的数据交换和复制。

在上述方法中，每路总线设置一条备份总线，形成主用、备用总线冗余，各单板将数据同时发送到主用和备用总线上，并选择工作正常的总线接收数据，桥接单元汇聚和桥接工作正常的总线上的数据。

在上述方法中，每路总线通过设置同步字节实现故障检测功能。

在上述方法中，为桥接单元配置冗余，配置主、备二个桥接单元，主、备桥接单元的每路总线的输出通过背板主、备并接，主、备桥接单元同时接收各路总线的输入；正常时由主用桥接单元完成数据桥接，备用桥接单元高阻输出，当主用桥接单元故障时，自动切换成主用桥接单元，完成数据的桥接转发，出故障的主用桥接单元则自动切换成备用桥接单元。

本发明还提供了一种多路时隙共享的背板总线结构，包括：

同步时钟，通过背板时钟总线提供给所有单板使用，其一个同步时钟周期T根据背板上的单板数量N平均划分为N个时隙段；

M路总线，背板上的N块单板划分为M组单板组，每组单板组连接一路总线；每块单板i上均设有总线时隙处理单元，且每块单板由帧定位时钟触发，在自己的时隙段Ti内将数据发送到相应的总线上，并从相应的总线上接收其它时隙段其它单板的数据；

桥接单元，连接M路总线，实现各条总线上的相应时隙段内的数据交换和复制；

背板，作为M路总线和时钟总线的承载体，M路总线分别通过背板与对应的组内单板连接；桥接单元通过背板连接M路总线；时钟总线通过背板提供给各单盘作为同步时钟。

本发明，背板总线为星型总线结构，由多路总线通过桥接单元互连构成，应用于复杂的、单板数量多的设备上，可以实现所有单板之间采用一条总线进行互连，具有结构简单、实现容易、成本低、实时性强、连接单板数量多、扩展容易的特点，可以大大简化背板互连的线数量，降低背板和连接器成本，提高设备可靠性。

附图说明

图1为本发明中总线时隙划分示意图；

图2为图1中总线时隙划分的细化放大图；

图3本发明中单板上总线硬件实现结构示意图；

图4为本发明中无冗余的总线构成示意图；

图5为本发明中有冗余的总线构成示意图；

图6为本发明中的桥接单元的构成示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细的说明。