请问怎样去设计一种Compact PCI热插拔系统？

　　Compact PCI是一种新的开放式工业计算机标准。它融合了计算机与工业设备诸多经过广泛验证的标准，是PCI总线威廉希尔官方网站 与欧式卡组装威廉希尔官方网站 的组合。它与传统的PCI系统完全兼容，系统的设计者只需将电路板上的连接器重新绘制，就可以将一个传统的PCI系统升级为一个Compact PCI系统，大幅缩短了产品推向市场的时间。与此同时Compact PCI标准给系统设计者提供了冗余设计、故障切换和故障管理等极大的设计空间，其中最具吸引力的特点就是Compact PCI系统具备了传统PCI板卡无法实现的热插拔能力。
　　1 热插拔原理
　　Compact PCI总线的热插拔过程就是软硬件交互的连接过程。主要包括物理连接、硬件连接和软件连接。物理连接过程就是板卡在插入和拔出的过程中，接口的长、中、短针依次与总线连接的过程。硬件连接是各种电信号驱动响应的过程。Compact PCI总线增加一个ENUM#信号，即系统枚举信号。当一个Compact PCI设备卡***入或拔出时。ENUM#被激活，同时激活热插拔监控软件，监控软件判断热插拔类型并经行相关操作。软件连接过程是软件层同系统连接或断离的过程。对于板卡的插入，过程包括分配系统资源，包括IO空间、内存空间、中断号，加载设备驱动程序并激活应用软件。根据系统要求的不同，热插拔系统有3种模型：
　　（1）基本热插拔模型。最基本的热插拔方式需要用户干预，用户通过控制台通知操作系统将进行设备卡的插入或拔出。
　　（2）完全热插拔模型。完全热插拔是在基本热插拔模型的基础上，在设备卡的插入拔出机构中添加一个微开关装置，这个开关藏在手柄中，在设备的插入和拔出过程中激活枚举信号，及ENUM#信号，该信号通过中断的方式通知操作系统将要插入或拔出一个设备卡，操作系统再执行总线枚举，资源分配，安装驱动程序或卸载驱动程序。
　　（3）高可用性模型。在完全热插拔模型基础上对板卡实行了更高程度的控制，不仅是指示板卡的插入或可拔出的状态。这种模型的软件能够控制板卡的硬件连接，这就使得软件能对发生故障的板卡立即进行总线或电气上的隔离，并启用冗余板卡，满足系统始终处于运行状态、几乎没有故障的高可用性目标。
　　2 系统的硬件设计
　　系统在X86系统主机下，设计为一个IO适配卡，通过以上分析可知，具备热插拔能力的CompactPCI板卡必须具有电源管理模块，完成对板卡的上电操作及Healthy#信号获取，目前市场已有Compact PCI热插拔电源管理的专用芯片，典型的是Liear公司的LTC1643L；其二是板卡上的桥芯片必须支持系统热插拔，本文采用PLX公司的 I9030，其提供了完善的热插拔功能。系统的硬件框图如图1所示。
　　
　　热插拔系统的工作过程如下：Compact PCI的电源有长针和中针，设备卡的设计者应将板卡的供电系统分为两个部分，长针电源给PCI桥芯片及电源管理芯片供电，中针电源给板卡的其他部分供电。当操作者插入一块板卡时，系统就进入物理连接状态，此时是长针电源的插入，桥接芯片及电源管理芯片通电，做好热插入的准备，而系统其他部分还未通电。当操作者继续将板卡插入时，中针电源与板卡连接，系统其他部分仍未通电，短针信号BD_SEL#激活，在上拉电阻的作用下，由原来的高电平下拉到低电平，板卡上的电源管理模块响应这个信号，电源管理芯片响应信号后，经过一定延时，接通中针电源，对板卡上的其他部份供电，系统进入硬件层连接状态，板卡随时准备工作。在硬件层连接过程中需要两个信号的配合，它们是Healthy#和PCI_RST#信号，PCI_RST#信号与传统PCI复位信号相同，但在热插拔系统中，系统复位必须满足的条件是板卡正常供电，该状态信号为Healthy#信号，由板卡电源管理模块通过对板卡上各种电源的监视提供。产生板卡上可靠的复位信号的典型做法是将Healthy#与PCI_RST#做逻辑或，得到的或信号作为整个系统的复位信号，完成以上操作后系统进入软件层连接状态。在进入软件层时需要ENUM#信号有效，信号的触发依赖位于热插拔设备卡拉手上的微动开关，在插入和拔出设备卡的过程中会激活ENUM#信号，然后向桥接芯片发出一个触发信号，同时设备卡上的热插拔指示灯点亮，操作系统完成对设备卡的配置，接着加载设备驱动程序，激活设备应用软件。
　　3 热插拔系统软件的设计
　　热插拔系统的实现依赖于具体的硬件系统和操作系统，该主机操作系统为VxWorks实时操作系统，软件系统的实现需要设备卡的驱动程序，以及热插拔监控程序，其工作流程如下：当设备卡插入Compact PCI总线时，关闭微动开关时，激活枚举信号，触发操作系统响应，读取本地空间寄存器中设备卡的状态，判断是否为插入，如果是板卡插入，此时释放信号量，激活设备卡插入程序，程序加载设备驱动程序，创建设备，打开设备，激活应用程序。当设备卡拔出Compact PCI总线时，微动开关会触发枚举信号，以同样的方式读取本地空间寄存器的状态，如果为拔出，卸载设备驱动程序，删除设备，释放与设备相关的资源。热插拔软件流程如图2所示。
　　
　　3.1 Vxworks驱动程序的设计
　　驱动程序主要实现了驱动程序的安装，设备的创建，以及打开设备，读写设备的功能。开发驱动程序首先修改主机的BSP，在config All.h文件中添加#define cpci9030.h，然后在sysLib.c中加入include“cpci9030.c”。在cpci9030.c中主要实现以下函数：
　　syscpciInit（），设备资源初始化函数，主要的作用是读取系统分配给采集卡的地址映射空间，包括内存空间和IO空间，以及设备的中断号，调用sysMmuMapAdd（）系统函数将内存空间做虚拟化映射，使CPU能够正常访问采集卡。调用intConnect（）系统函数将设备卡的中断程序添加到系统中。
　　plx_Drv（），驱动程序安装函数，函数调用IosDrvInstall（）函数将开发的驱动程序添加到系统的驱动程序表中。
　　plx_UnDrv（），驱动程序卸载函数，函数调用IosDrvRemove（）函数，将驱动程序从系统中移除。
　　plx_DevCreate（），创建设备函数，调用系统函数iosDevAdd（）函数将设备添加到系统的设备列表中。
　　plx_DevRemove（），设备删除函数，调用系统函数iosDevDelete（）函数，删除系统中创建的设备。
　　plx_Open（），设备打开函数，在设备列表中找到设备，并在空闲文件表中注册，返回文件描述符。
　　plx_Read（），设备读函数，读取设备中的数据，系统函数read（）调用。
　　plx_Write（），设备写函数，写入数据到设备中，系统函数write（）调用。
　　3.2 热插拔监控程序的设计
　　当设备插入Compact PCI总线，在连接过程中，设备通电以后会激活ENUM#信号，进而会产生一个系统中断，系统响应这个中断信号，执行中断函数，读取PCI9030的配置空间的设备关联区寄存器，判断板卡是插入还是拔出，并清除响应的中断状态。当中断状态是由插入板卡的引起的，会激活监视程序加载驱动程序安装函数plx_Drv（），设备创建函数plx_DevCreate（），以及设备打开函数plx_Open（），当中断由板卡拔出引起的，中断函数释放信号量激活任务，调用驱动程序卸载函数plx_UnDrv（），调用设备删除函数plx_DevRemove（），关闭由设备操作占用的文件和资源。
　　4 结束语
　　在对计算机系统稳定性和可维护性要求越来越高的前提下，PICMG提出了Compact PCI总线威廉希尔官方网站 ，较好地解决了这个问题，随着Compact PCI威廉希尔官方网站 的不断成熟，热插拔威廉希尔官方网站 会受到越来越多的重视，并向高可用性热插拔威廉希尔官方网站 发展，以及双系统冗余威廉希尔官方网站 的实现，在未来将会改变计算机系统的特性。