一种智能网关扩展板热插拔检测系统的制作方法

本实用新型涉及插拔卡检测与识别
技术领域：
，更具体的说是涉及一种智能网关扩展板热插拔检测系统。
背景技术：
：目前，智能网关在需要资源升级和功能扩展时，需要插入扩展板，扩展板通常需要借助标准的pciex1插槽与网关本体连接，除了gnd、prsnt1#、prsnt2#三个引脚，其余引脚的接口信号一般自定义。标准pcie(peripheralcomponentinterconnectexpress)卡热插拔检测电路如图1所示，主板上prsnt1#引脚接地，prsnt2#引脚接至接口电源，使用时将pciexpress卡上的金手指与主板上对应的引脚接触，通过热插拔控制逻辑判断pciexpress卡插入状态及是否有效。现有的智能网关扩展板热插拔方案基于上述标准pcie热插拔检测电路，基于的热插拔检测原理是：在无卡插入时，热插拔检测信号为高电平；功能扩展卡插入后，热插拔检测信号为低电平。主控芯片通过检测热插拔检测信号的电平变化来判断功能扩展卡的插入拔出状态，进而进行后续控制。现有的智能网关扩展板热插拔检测检测电路具体如图2所示，智能网关扩展板连接器上的prsnt2#管脚与主控芯片的gpio引脚连接，用于传输热插拔检测信号，主控芯片的gpio引脚还连接一上拉电阻。同时，主板侧prsnt1#管脚悬空，卡侧对应prsnt2#的金手指直接接地。这样做的优点在于，可以保证标准pcie卡误插入智能网关扩展插槽时，不被网关扩展板连接器识别(网关扩展板连接器识别不到有卡插入)。但该方案也有如下不足之处：1、因为只使用了pciex1插槽一侧的prsnt2#管脚来进行插拔检测，无法确保prsnt1#侧是否已完全插入。这样必然会影响插拔检测的效果(这也是pcie标准内在插槽两侧设置检测脚的原因)。2、智能网关扩展板对应的功能扩展卡根据通信接口类型分为不同的类型。目前的热插拔设计只能保证功能扩展卡插拔的检测，功能扩展卡类型只能通过上电后软件来识别，实现较复杂。因此，如何提供一种检测可靠性更高、功能更加完善的智能网关扩展板热插拔检测系统是本领域技术人员亟需解决的问题。技术实现要素：有鉴于此，本实用新型提供了一种智能网关扩展板热插拔检测系统，该系统使用扩展板连接器两端的两个检测管脚prsnt1#、prsnt2#，来增强热插拔检测的可靠性，并通过系统内部的设置，在实现热插拔功能之外，还可以在功能扩展板未上电的情况下就实现功能扩展卡的类型识别，解决了现有的热插拔检测方案可靠性低、类型识别过程繁琐的问题。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一方面，本实用新型提供了一种智能网关扩展板热插拔检测系统，该系统包括：扩展板连接器、功能扩展板以及主控芯片；所述扩展板连接器一端的检测引脚prsnt1#分别与所述主控芯片的gpio2管脚和adc管脚电连接，所述主控芯片的gpio2管脚和adc管脚还通过电阻r1接地，所述扩展板连接器另一端的检测引脚prsnt2#与所述主控芯片的gpio1管脚电连接，所述主控芯片的gpio1管脚还通过上拉电阻r3与接口电源电连接；所述功能扩展板上对应所述检测引脚prsnt1#和检测引脚prsnt2#的两个金手指通过电阻r2电连接，不同类型的所述功能扩展板内电阻r2的阻值不同。本实用新型的有益效果是：该系统使用扩展板连接器两端的两个检测管脚prsnt1#、prsnt2#来增强热插拔检测的可靠性，两个检测管脚prsnt1#、prsnt2#分别连接至主控芯片的gpio2管脚和gpio1管脚，通过两个gpio管脚之间的交互，实现功能扩展板热插拔检测以及防止标准pcie卡误插入检测功能，同时，扩展板连接器上的检测管脚prsnt1#还与主控芯片的adc管脚连接，功能扩展卡内，在两端的金手指之间串联电阻r2，在功能扩展卡插入并被检测到以后，由于不同类型功能扩展板上串联电阻r2的阻值不同，adc管脚检测到电压值也不同，主控芯片可以在未给功能扩展板上电的情况下，检测出功能扩展板的类型，该系统检测过程更加简单便捷、准确可靠，且功能更加完善。进一步地，所述电阻r3的阻值大于或等于所述电阻r2的阻值的10倍。为了保证gpio1管脚可以根据上拉电阻r3和功能扩展卡内串联的电阻r2的接入状态，明显的区分gpio1管脚的输入电压高低，进而准确的判断输入电平的高低状态，需要上拉电阻r3的阻值远大于电阻r2的阻值。进一步地，所述主控芯片的gpio2管脚还与下拉电阻r4电连接。下拉电阻r4并非必需设置的一个器件。只是有了电阻r4，能够在r1阻值固定的情况下，给r4更大的阻值选择范围，便于适应、区分更多类型的功能扩展卡。进一步地，所述电阻r1、r2和r4之间存在如下关系：式中，vilmax表示主控芯片对应管脚的输入低电平最大电压值，vio表示管脚的io电源电压值。限定上式中电阻的关系，主要是为了保证在功能扩展板插入时，gpio2管脚输入为低电平。进而可以更加准确的实现对当前插入的卡是否为功能扩展卡的判断，可以有效防止标准pcie卡误插入。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有的标准pciexpress卡热插拔检测电路的结构示意图；图2为现有的智能网关扩展板热插拔检测系统的结构示意图；图3为本实用新型提供的一种智能网关扩展板热插拔检测系统的结构示意图；图4为本实用新型实施例中使用智能网关扩展板热插拔检测系统实现热插拔检测的流程示意图。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。一方面，参见附图3，本实用新型实施例公开了一种智能网关扩展板热插拔检测系统，该系统包括：扩展板连接器2、功能扩展板1以及主控芯片3；扩展板连接器2一端的检测引脚prsnt1#分别与主控芯片3的gpio2管脚和adc管脚电连接，主控芯片3的gpio2管脚和adc管脚还通过电阻r1接地，扩展板连接器2另一端的检测引脚prsnt2#与主控芯片3的gpio1管脚电连接，主控芯片3的gpio1管脚还通过上拉电阻r3与接口电源电连接；功能扩展板1上对应检测引脚prsnt1#和检测引脚prsnt2#的两个金手指通过电阻r2电连接，不同类型的功能扩展板1内电阻r2的阻值不同。具体地，电阻r3的阻值至少是电阻r2的阻值的10倍。为了保证gpio1管脚可以根据上拉电阻r3和功能扩展卡内串联的电阻r2的接入状态，明显的区分gpio1管脚的输入电压高低，进而准确的判断输入电平的高低状态，需要上拉电阻r3的阻值远大于电阻r2的阻值。具体地，主控芯片3的gpio2管脚还与下拉电阻r4电连接。下拉电阻r4并非必需设置的一个器件。只是有了电阻r4，能够在r1阻值固定的情况下，给r4更大的阻值选择范围，便于适应、区分更多类型的功能扩展卡。具体地，为了保证在功能扩展板1插入时，gpio2管脚输入为低电平。进而可以更加准确的实现对当前插入的卡是否为功能扩展卡的判断，电阻r1、r2和r4之间需要满足如下关系：式中，vilmax表示主控芯片对应管脚的输入低电平最大电压值，vio表示管脚的io电源电压值。参见附图4，使用上述的智能网关扩展板热插拔检测系统实现热插拔检测的过程，具体如下：插卡检测：预先设置主控芯片的gpio1管脚为输入低电平中断，配置gpio2管脚为输出低电平，并设置adc管脚不使能，根据gpio1管脚的输入电平状态判定扩展板连接器上是否有卡插入；在待插卡状态下，gpio1管脚设置为输入、下降沿(低电平)中断；gpio2管脚配置为输出低电平；adc管脚不使能。因为上拉电阻r3的阻值远大于电阻r2的阻值，所以无卡插入时gpio1管脚输入为高；一旦有卡插入，则gpio1管脚输入变为低电平，同时产生中断通知主控芯片。例如：r3＝1mω，某标准功能扩展卡内r2＝100kω。则此时gpio1管脚输入电压为vio/11，即0.09vio，可以准确判断为低电平，并触发中断。误插检测：当判定有卡插入扩展板连接器时，设置gpio2管脚为输入，并将gpio1管脚配置为输出高电平，根据gpio2管脚输入的电平状态判断插入扩展板连接器的卡是否是功能扩展板；当主控芯片判断到有卡插入后，将gpio2管脚配置为输入，内部下拉电阻r4使能；接着将gpio1管脚配置为输出高电平。检测标准pcie卡状态，判定是否是标准pcie卡，具体地，如果插入的是标准pcie卡，因为检测管脚prsnt1#和检测管脚prsnt2#对应卡侧金手指是直接短路的，所以gpio2管脚输入为高电平vio。如果插入的是智能网关配套的功能扩展板，检测管脚prsnt1#和检测prsnt2#对应的卡侧金手指之间串联电阻r2。gpio2管脚输入电压为：适当选择r1、r2的阻值，具体地，由于在智能网关中主控芯片的最大电压vilmax＝0.3vio，所以要求在应用到其他平台时，根据vilmax的不同，取值范围会有变化。通过上述阻值设置，可以保证gpio2管脚输入为低电平。这样就可以判断出插入的是否是标准pcie卡。如果是标准pcie卡，则不给该板卡供电，并上报异常。例如：某标准功能扩展板内r2＝100kω、r4＝47kω、r1＝33kω，则gpio2管脚的输入电压为：由于0.1624vio小于芯片的vilmax(0.3vio)，可以判断输入为低电平，确认该卡是可被识别的标准功能扩展卡。如果是标准pcie卡，则gpio2管脚输入电压为vio，是高电平。类型检测：当判定插入扩展板连接器的卡是功能扩展板时，使能adc管脚，并测量检测引脚prsnt1#的电压，根据检测引脚prsnt1#的电压，从预设的电压值与板卡型号的对应表中查询相应的功能扩展板的型号，在查询到相应功能扩展板的型号后，为扩展板连接器供电，并对功能扩展板进行配置；主控芯片判断出插入的是智能网关配套的功能扩展板后，进入功能扩展卡类型检测状态，将gpio2管脚改为无内部下拉，使能adc管脚，并对检测管脚prsnt1#的电压进行测量，该电压的计算公式为：然后主控芯片根据读取到的电压值，查询系统内预先设置好的“电压值-板卡型号”对应表，即可判断是什么类型的功能扩展板，并对其进行供电及配置。如果此阶段，电压值不符合表中的任何类型，则判定不是系统内的功能扩展板，则也不给功能扩展板供电，同时上报异常。上述的电压值-板卡型号对应表结构大致如下表1所示：表1电压值-板卡型号对应表板卡类型gpio2管脚电压值参数1：供电电压参数21#0.24vio～0.26vio3.3v…2#0.17vio～0.19vio5v…3#…………………例如：标准功能扩展板1#内r2＝100kω，标准功能扩展板2#内r2＝150kω。在此阶段，1#卡插入时gpio2管脚的输入电压为：2#卡插入时gpio2管脚的输入电压为：进而主控芯片根据读取到的电压值，查询系统内预先设定好的“电压值-板卡型号”对应表格，就可以识别出这两次插入的板卡分别是1#和2#。拔卡检测：配置gpio1管脚为输入高电平中断，配置gpio2管脚为输出低电平，并关闭adc管脚，根据gpio1管脚的电平状态判断功能扩展板是否拔出；功能扩展卡已正常配置后，进入待拔出状态，gpio1管脚配置为输入、上升沿(高电平)中断；gpio2管脚配置为输出低，关闭adc管脚。系统等待功能扩展卡拔出中断。状态恢复：在功能扩展板拔出后，将扩展板连接器断电，并恢复至插卡检测步骤中管脚的配置状态。当gpio1管脚检测到高电平中断，则证明功能扩展卡已拔出。主板给扩展板连接器断电，并将智能网关扩展板相关检测电路恢复至待插卡状态。上述过程可以通过下表2进行形象的展示：表2热插拔状态记录表在本实施例中，下拉电阻r4并非必需。只是有了下拉电阻r4，能够在电阻r1阻值固定的情况下，给下拉电阻r4更大的阻值选择范围，便于适应区分更多类型的功能扩展卡。此外，部分主控芯片中gpio功能和adc功能可以复用于同一个管脚，这样可以通过软件在gpio2功能和adc功能之间进行切换。综上所述，本实用新型实施例公开的智能网关功能扩展板热插拔检测系统，与现有技术相比，具有如下优点：1、该系统使用扩展板连接器两端的两个检测管脚prsnt1#、prsnt2#，来增强热插拔检测的可靠性；2、扩展板连接器的两个检测管脚prsnt1#、prsnt2#分别连接至主控芯片的gpio2管脚和gpio1管脚(其中gpio2管脚，内部有可配的下拉电阻r4)。通过两个gpio管脚之间的交互，实现功能扩展板热插拔检测以及防止标准pcie卡误检测功能；3、扩展板连接器一端的检测管脚prsnt1#的检测信号同时接入主控芯片的一个adc输入管脚。功能扩展板内，两个检测管脚之间串联电阻r2。在功能扩展板插入并被检测到以后，主控芯片上的adc管脚、两个检测用gpio管脚、主控芯片的下拉电阻r1以及功能扩展卡板上的串联电阻r2，组成了一个电压检测电路。由于不同类型功能扩展板内串联电阻r2的阻值不同，adc管脚检测到的电压值也不同。通过这个电压值，主控芯片可以在未给功能扩展板上电的情况下，判断出功能扩展板的类型，直接进行对应的配置，提高了检测效率和准确性。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12