专利名称：运行扩充插件板的方法
技术领域：
本发明涉及一种运行计算机扩充插件板的方法，该计算机配备了至少一个用于接纳扩充插件板的插槽，其中，在扩充插件板的一个存储器区域中储存了第一和第二配置数据组，其中给第一数据组分配一个信号电压，而给第二数据组分配另一个信号电压，并且其中，这两组传送给扩充插件板上FPGA模块的数据组指示该FPGA模块是否要启动还是要关闭一个保护电路。此外，本发明还涉及一种用于计算机的扩充插件板以及一种带有该种扩充插件板的计算机。
背景技术：
例如，从因特网网页http://de.wikipedia.org/wiki/Steckplatz中公开了一种配备有多个插槽的计算机，这些插槽用于接纳扩充插件板。这些插槽相互之间例如通过所谓的在“PCI局部总线规范”中描述的PCI总线连接起来，在该总线上还连接高度集成的控制器、外部扩充插件板和/或处理器系统和/或存储器系统。这些总线用户要么可以牢固地在主板上互相接线，要么以扩充插件板的形式在插槽中插接，因此在计算机中实现了牢固集成的总线用户与按照扩充插件板形式的总线用户通常的一种结合。
在PCI总线技术引入的时刻，电子仪器绝大多数采用5V的信号电压，因此在配有PCI总线的计算机中也采用该电压。随着小型化的不断发展(更小的半导体结构，更低的耐压强度)引入3.3V作为替代的信号电压已是必需的。信号电压由计算机或基本系统规定，其中，或者采用3.3V或者采用5V作为信号电压。不过，通常的扩充插件板只按照3.3V或只按照5V起作用，或者既按照3.3V又按照5V起作用。
为了防止将适于插入3.3V插槽的扩充插件板可能误插入5V的插槽，插槽将机械编码。为此，这种插槽具有一个隔板，它的位置由所采用的信号电压决定。为了使扩充插件板可以插接，该扩充插件板在它所处的位置上必须有一个位于直接插头内部的凹槽。只支持3.3V信号电压的PCI扩充插件板，由于系统扩展的原因偶尔或者在某些特殊情况下会遇到5V的信号电压。进一步扩展的是既支持3.3V又支持5V信号电压的PCI扩充插件板，这种扩充插件板要在插头内部配备两个相应的凹槽。
为了使这些既支持3.3V信号电压又支持5V信号电压的PCI扩充插件板在面对来自信号线的过压或欠压时稳定耐用，要在PCI控制器模块上集成一些保护二极管并规定保护二极管把过压或欠压导引给扩充插件板上IC的一个I/O缓冲器。为此通常设计有一个与外壳电位相连的保护二极管、一个用于保护灵敏模块的保护二极管，该二极管在3.3V信号电压的情况下连接到一个3.3V的电位上，而在5V信号电压的情况下选择性地连接到一个+5V的电位上而绝不接到3.3V的电位。
通常采用一块所谓的FPGA(现场可编程门阵列)模块用于在扩充插件板上实现PCI控制器，但由于模块结构的不断小型化，在输入和/或输出管脚(I/O管脚)上一方面要有足够复杂性的和另一方面又要有足够耐压的模块，其选择性受到很大的限制，当前可买到的FPGA通常容许最高3.3V作为I/O电压，大多数要么完全不容许5V，要么至少也是不适合于5V的，因为PCI规范的要求是要超过纯5V的容许公差，因此符合要求的FPGA其选择性就受到很大的限制。
市场上可以买到的那种能够在3.3V下运行满足PCI规范要求的扩充插件板FPGA模块的I/O单元，是“容许5V”的并且就5V的信号电压而言它也是对应于PCI规范的。为了使PCI规范的要求在3.3V的信号电压下也能得以满足，在该FPGA模块上设计了一些连接到3.3V的保护二极管以及长期连接到外壳的保护二极管。
计算机或者基本系统通电后，为配备了易失性存储器的扩充插件板FPGA模块从一个通常外部的非易失性存储器装入内部错接信息。这些信息还包括保护二极管在PCI I/O管脚上接通还是断开的信息。因此，在接通计算机或者基本系统时，将根据已确认的信号电压采用两个不同的数据组中的一个，这两个数据组各分配给一个信号电压。保护二极管的调整改变只能通过FPGA模块的完全的重新装入实现，因此不可能在运行中进行。重新装入期间，FPGA模块不工作且所有的内部信息将丢失。
因此当FPGA模块出于对成本和面积需求的降低而在PCI控制器以外可以包括扩充插件板的其它中心功能单元时以及也可以用外部的电压为扩充插件板供电时，就尤其会出现问题。外部电源的这种用法在过程自动控制的工业应用中常见。通过该外部供电，即使在PCI总线不工作的时候，也就是所在计算机或者基本系统被关闭的时候，其它功能单元也能够运行。因此，该扩充插件板能够在没有计算机的条件下独立地用于实现控制任务。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，改善用于运行计算机扩充插件板的方法。此外，要实现适合于这种运行的一种扩充插件板以及一种计算机。
上述技术问题是借助权利要求1所述特征的方法，借助权利要求3所述的扩充插件板，借助权利要求5所述的计算机来解决的。
有利的是，可以将既适用3.3V又适用5V信号电压的PCI扩充插件板上的功能单元和PCI控制器一起集成于同一个FPGA模块上，其中，对该扩充插件板提供或者能够提供一个独立于计算机或者基本系统信号电压的外部电压。所需要的印刷电路板面积将会减少且生产成本将会降低。由于既支持3.3V又支持5V的信号电压使得可用的基本系统数量得以增加。
此外，由于被采用的信号电压的自动存储消除了用户的各种干涉，所以总的来说扩充插件板安装的执行是非常简单的。
非易失性存储器成本低廉并且其必需的过程控制例如可以集成到一个用于装入FPGA模块所必需的控制器中，或者同其它的功能单元一起在一块总是必需的PLD模块、另一块FPGA模块、ASIC模块或微控制器模块中实现。
下面在参照附图的条件下借助一个实施例更详细地描述本发明。其中，图1示出了一个PCI扩充插件板的组成部分。
具体实施例方式
通过插塞连接与计算机PCI总线3相连的PCI扩充插件板1的组成部分有FPGA模块4，控制器5，电压采集器件6，以及配置数据存储器7和调整存储器8。计算机通常具有多个插塞连接或者多个插槽，这些插槽之间通过PCI总线3相连接，并且用于接纳另外的扩充插件板。在配置数据存储器7中存放了第一和第二两配置数据组Ks1和Ks2，在本例中为配置数据组Ks1分配3.3V的信号电压，而为配置数据组Ks2分配5.5V的信号电压。这两组配置数据组Ks1、Ks2指示FPGA模块4，是否要启动还是关闭一个在此处没有示出的、包含有保护二极管的FPGA模块4的保护电路14。如果计算机关闭且通过一个外部电源对PCI扩充插件板进行供电，在调整存储器8中存放一个数据组Ds，该数据组与待采用的信号电压相对应并为这种情况读出且用于选择相应的第一或第二配置数据组Ks1、Ks2。
配置数据组存储器7能够例如按照Flash-EPROM、EEPROM的形式实现或者作为电池缓冲的RAM实现。对于调整存储器8存在着同样的可能性以及其他的可能性，例如以一块电池缓冲的触发器的形式实现。而配置数据组Ks1、Ks2和数据组Ds当然可以被存放在同一个非易失性存储器的不同区域。
假设计算机被关闭并通过一个外部的电源部分9对扩充插件板提供必需的电压，比如12V的电压。控制器5会把调整存储器8中储存的、例如在某一工作调整范围内存放的数据组Ds读出并且通过配置连接10把相对应的配置数据组Ks1或者Ks2传送给FPGA模块4。假设数据组Ds与第二配置数据组Ks2相对应，由此为FPGA模块4上的PCI控制器11指示一个5V的信号电压，而该PCI控制器关闭保护电路14。因此在没有获知计算机的信号电压时，使扩充插件板1的运行成为可能，该扩充插件板具有在FPGA模块4上集成的功能单元12和/或其它与FPGA模块4连接的功能单元13。
现在假设，在扩充插件板1的运行期间计算机被接通。这就意味着，为了确保一个准确无误的数据交换，由计算机规定的信号电压对于通过PCI总线的计算机功能单元的通信起决定作用。电压采集器件6采集在插塞连接2相应管脚上的信号电压并把它传送给控制器5，该控制器将所采集的信号电压和与数据组Ds对应的电压进行比较。如果不一致，比如由于所采集的计算机信号电压为3.3V，而如同假设的那样数据组Ds给出的是一个5V的信号电压，则基于要让FPGA模块4启动保护电路14的因素，控制器5从配置数据存储器7中读出与该信号电压对应的配置数据组Ks1并把它传送给FPGA模块4。此外，将所采集的信号电压存放在调整存储器8中的数据组Ds中并由此改写以前的内容。由数据组Ds预设的信号电压和所采集出信号电压之间的偏差将导致扩充插件板1的一次短时间的功能中断。随后调整存储器8中数据组Ds的内容将与所采用计算机的信号电压相对应。
对于没有识别出偏差的情况，计算机的接通不会导致扩充插件板1的功能中断。例如，如果与数据组Ds相对应的是一个3.3V的信号电压并且所采集的接通的计算机的信号电压刚好也是3.3V，则就是这种情况。在这种情况下，FPGA模块4的保护电路14已经被启动，因为此前配置数据组Ks1已经被传送给了FPGA模块4。
对于数据组Ds与一个3.3V的信号电压相对应，而所采集的接通的计算机的信号电压是5V的情况，控制器5读出与采集出的信号电压相对应的配置数据组Ks2并把它传送给FPGA模块4。于是FPGA模块4就关闭了保护电路14。此外，这种情况下所采集的信号电压也被存放在调整存储器8中的数据组Ds中。同样，这里也会出现一次短时间的功能中断。
如果数据组Ds与一个5V的信号电压相对应并且所采集的接通的计算机的信号电压同样也是5V，那么保护电路14就保持关闭。
权利要求
1.一种运行计算机扩充插件板(1)的方法，该计算机配备了至少一个用于接纳扩充插件板(1)的插槽(2)，其中，在扩充插件板(1)的一个存储器区域中储存了第一和第二配置数据组(Ks1，Ks2)，其中给第一数据组分配一个信号电压，而给第二数据组分配另一个信号电压，并且其中，这两组传送给扩充插件板(1)上FPGA模块(4)的数据组(Ks1，Ks2)指示该FPGA模块(4)是否要启动还是要关闭一个保护电路(14)，其特征在于下列方法步骤在计算机关闭且所述扩充插件板(1)被连接到一个外部电源(9)的情况下，将一个在该扩充插件板(1)中储存的并与所采用信号电压相对应的数据组(Ds)读出来并且将相应的配置数据组(Ks1或Ks2)传送给所述FPGA模块(4)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，-在计算机被接通后，采集所述扩充插件板(1)所插入的插槽(2)的信号电压，-将所述数据组(Ds)与所采集的信号电压进行调准，并且在有偏差的情况下将与所采集的信号电压相对应的配置数据组(Ks1，Ks2)传送给FPGA模块(4)。
3.一种用于配备了至少一个接纳扩充插件板(1)的插槽(2)的计算机的扩充插件板，其中，-在该扩充插件板(1)的一个存储器区域中存放了第一和第二配置数据组(Ks1，Ks2)，其中，给第一数据组分配一个信号电压，而给第二数据组分配另一个信号电压，-这两组传送给该扩充插件板(1)上FPGA模块(4)的数据组(Ks1，Ks2)指示该FPGA模块(4)是否要启动还是要关闭一个保护电路(14)，其特征在于，在计算机被关闭且所述扩充插件板(1)被连接到一个外部电源(9)的情况下，控制器(5)读出一组在该扩充插件板(1)的另一个存储器区域中存放的、与第一或第二配置数据组(Ks1，Ks2)相对应的数据组(Ds)，并且将相应的配置数据组(Ks1或Ks2)传送给FPGA模块(4)。
4.如权利要求3所述的扩充插件板，其特征在于，-所述扩充插件板(1)配备了在计算机接通的情况下采集该扩充插件板(1)所插入的插槽(2)的信号电压的器件(6)，-所述控制器(5)将所述数据组(Ds)与所采集的信号电压调准，并且在有偏差的情况下将与所采集的计算机信号电压相对应的配置数据组(Ks1，Ks2)传送给FPGA模块(4)。
5.如权利要求3或4所述的扩充插件板，其特征在于，将所述配置数据组(Ks1，Ks2)存放在所述扩充插件板(1)的第一非易失性存储器区域(7)，而将所述数据组(Ds)存放在所述扩充插件板(1)的第二非易失性存储器区域(8)。
6.一种具有如权利要求3至5之一所述的扩充插件板的计算机。
全文摘要
本文提出一种运行计算机扩充插件板(1)的方法，该计算机配备了至少一个用于接纳扩充插件板(1)的插槽(2)，在扩充插件板(1)的一个存储器区域中储存了第一和第二配置数据组(Ks1，Ks2)，其中给第一数据组分配一个信号电压，给第二数据组分配另一个信号电压，并且这两组传送给扩充插件板(1)上FPGA模块(4)的数据组(Ks1，Ks2)指示该FPGA模块(4)是否启动还是关闭一个保护电路(14)。通过适当的措施可以实现，将既适用3.3V又适用5V信号电压的PCI扩充插件板上的功能单元和PCI控制器一起集成于同一FPGA模块上，并对该扩充插件板提供或者能够提供一个独立于计算机或者基本系统信号电压的外部电压。
文档编号G06F13/38GK101063965SQ200710105358
公开日2007年10月31日 申请日期2007年2月25日 优先权日2006年2月23日
发明者弗兰克-乌尔里克·萨默 申请人:西门子公司