专利名称：接口热拔插的测试装置和方法
技术领域：
本发明涉及输入/输出设备的接口电路领域，具体而言，涉及接口热拔插的测试
装置和方法。
背景技术：
热拔插通常指不关闭电源的情况下，对设备的某些部分进行插入或拔出的动作。
比如在实际应用中，用户为了配置一台设备需要通过PC来配置，目前一般通过串 口线把PC和设备的串口连接起来，通过PC的串口配置设备，这个时刻会发生客户在两台设 备都上电的情况下拔插串口线缆。 串口热拔插造成的后果造成串口损坏。通常计算机的串口是不允许热拔插的，但 难以避免用户在使用过程中进行串口热拔插。所以路由器、以太网交换机等通信设备的串 口都会增加一些保护措施，减少串口热拔插损坏的概率。 为了验证路由器、以太网交换机等设备的串口热拔插保护能力，需要进行测试。
目前的问题是如何进行串口热拔插测试没有相应的标准，或相应的测试方法。
通常根据串口热拔插的实际操作，进行模拟测试。如图1所示计算机01和交换 机/路由器00的串口通过串口线02连接。电源线03用于给设备供电，这里的设备指计算 机、交换机/路由器。
相应的，热拔插测试方法主要包括如下步骤
1)给计算机01和交换机/路由器00上电； 2)拔掉串口线02连接交换机的一端，重新插上串口线02连接交换机的一端；
3)多次重复2)的步骤(重复次数没有标准)；
4)确保串口线02插上； 5)通过计算机01对交换机/路由器00进行配置，如可以通过串口正常的配置交 换机，判断交换机/路由器的热拔插试验通过。交换机/路由器的热插拔能力达标；否则， 判断交换机/路由器热拔插试验没有通过。
上述测试方法主要存在以下三个问题 1)用这种测试方法，通常计算机串口更容易损坏，试验代价高。 2)用这种测试方法，测试通过的交换机/路由器，其串口的热拔插保护能力无法
保证满足实际应用。因为只是模拟一台计算机与一台交换机/路由器的连接，而实际环境
中可能有几十台设备都在上电。后文会描述实际环境中其他上电的设备，会加大串口热拔
插的能量，更容易造成串口热拔插损坏。而如果模拟几十台设备在上电，则测试设备需要很多。 3)用这种测试方法，测试结果随机性很大，因为串口的信号定义是没有长短之分 的，所以拔插瞬间不能保证哪根信号线先接触。这种测试方法会造成可能有些信号线保护 不够，而无法测试出来。
根据这种测试方法可能会导致以下结果中的至少之一
1)测试结果不准确。通过串口热拔插模拟测试的设备，在实际应用下还会有损 坏； 2)测试效率低。待测设备的测试需要多次模拟串口线拔插测试(如拔插几千 次)； 3)测试费用高。可能造成计算机串口损坏。或者为了模拟实际应用环境，需要几 十台设备。
发明内容
本发明旨在提供一种接口热拔插的测试装置和方法，能够解决现有技术中存在的 测试结果不准确的问题。 根据本发明的一个方面，提供了 一种接口热拔插的测试装置，包括串联连接在火 线和零线之间的第一电容和第二电容；测试线，测试线的一端连接在第一电容和第二电容 之间，另 一端用于连接待测接口的引脚。 根据本发明的另一个方面，还提供了一种接口热拔插的测试方法，包括将测试装 置和待测装置依次上电；将测试装置中的测试线与待测装置上接口的各个引脚依次进行预 定次数的接触和断开操作；通过接口对待测装置进行配置，若配置成功，则接口的热拔插测 试通过。 通过使用接口热拔插测试装置，将测试装置的测试线与待测装置上接口的各个引 脚依次进行预定次数的接触和断开操作，分别对待测装置的各个引脚进行了破坏性测试， 根据这种模拟的测试方式，能在最大的热插拔能量下对待测接口的信号线进行热插拔测 试，并且测试结果准确、测试效率高，测试费用较低，从而克服了现有技术中存在测试结果 随机性较大、测试结果不准确的问题。
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1示出了现有技术的接口热拔插的测试装置示意图； 图2示出了用于分析根据本发明实施例的接口热拔测试方法的装置连接示意图； 图3示出了根据本发明的一个实施例的接口热拔插的测试装置示意图； 图4示出了根据本发明的一个优选实施例的接口热拔插的测试装置示意图； 图5示出了根据本发明的另一个优选实施例的接口热拔插的测试装置示意图； 图6示出了根据本发明实施例的接口热拔插的测试方法的流程图； 图7示出了根据本发明一个优选实施例的测试接口热拔插时的装置连接示意图。
具体实施例方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。 在描述本发明的测试方法和测试装置之前，首先以串口为例结合附图来对根据本 发明实施例的接口热拔测试方法的原理进行分析。 串口热拔插损坏的原因为串口热拔插时会产生能量，能量越大，越容易损坏设备。当能量大于串口电路能够承受的极限时，串口就会损坏。 串口热拔插的能量来源于两台设备通过串口互联，因两台设备对地电位不平衡形 成热拔插能量。 两台设备对地电位不平衡原因主要是一台设备地线接地良好，另外一台设备地线 接地不良造成的。 设备接地不良原因来自于如交流220V电源线的地线本身没有良好接地，或电源 排插的接地线没有接，或电源排插的插座松动造成地线接触不良。 综合以上描述，串口热拔插损坏的要素有三个设备有接地不良，有串口热拔插动 作，热拔插形成的能量大于串口电路承受的极限。 图2示出了用于分析根据本发明实施例的接口热拔测试方法的装置连接示意图。 如图2所示，设备112接地良好，设备132和152接地不良，设备112和132通过串口线连 接。 下面结合附图对根据本发明实施例的接口热拔测试方法的原理进行分析
1)设备连接说明 设备112的电源线接在电源排插160上，设备132和设备152的电源线接在电源 排插170上。 电源排插160的接大地180良好，上图用实线表示。因设备112的接地线与电源 排插内部的接地线是连通的，所以设备112称为接地良好的设备。 电源排插170的接大地180不良，上图用虚线表示。因设备132和设备152的接 地线与电源排插内部的接地线是连通的，所以设备132和设备152称为接地不良的设备。
设备112和设备132通过串口线190连接，表示接地良好的设备与接地不良的设 备通过串口线连接。 这里，可将设备112假设为交换机/路由器，设备132假设为计算机，设备152假 设为另外1台计算机，以便描述在实际环境中，计算机通过串口配置交换机/路由器的连接 情况。 2)设备内部组成说明 以设备112为例进行说明，以描述设备的组成部分。该组成部分为设备外壳103、 开关电源电路109，串口电路lll，其他主板电路110。
设备外壳103，连接到接地线102上。 开关电源电路109作用是为设备供电。引出火线100、零线101、接地线102，与电 源排插连接。其中Y电容106和Y电容107的连接处，与接地线102连接，也与设备外壳 103连接。 串口电路111，作用是用于连接串口线，该电路与设备外壳103连接。 其它主板电路110，为设备的主要电路，该电路与设备外壳103连接。 综上描述，串口电路110、 Y电容106和Y电容107的连接处、设备外壳103、接地
线102是连接在一起的，对地电位是相等的。 3)开关电源电路组成说明 以设备112为例进行说明，其开关电源电路109由如下部分组成。
引出火线1Q0、零线101、接地线102，与电源排插连接。
5
电源开关104用于给设备上电使用。 保险丝105用于保护设备用，避免设备出现过电流。 Y电容106、Y电容107，属于安全规定的电容。Y电容106并接在火线和接地线之 间，Y电容107并接在零线和接地线之间。 X电容108属于安全规定的电容，并接在火线和零线之间。
开关电源电路的后续电路与本专利无关，故在此不再赘述。
4)接地良好的设备112其外壳103对地电压说明 设备外壳103电压等于接地线102电压，接地线102对大地连接良好，故设备外壳 103对大地电压为0。 5)接地不良的设备132其外壳123对地电压说明 设备外壳123电压等于接地线122电压，但因接地线122对地连接不良，最坏情况 为与地断开，故设备外壳123对大地电压不为0。则设备外壳123对地电压变为Y电容126 与Y电容127连接处的电压。 Y电容126与Y电容127跨接在火线120和零线121之间，火线对地电压为220V， 零线对地电压为O，故火线和零线之间的电压差为220V。 Y电容126与Y电容127是相同 的，所以在接地线122与大地断开情况下，Y电容126与Y电容127连接处的电压等于火线 和零线之间的电压差的一半，即IIOV。 接地不良的设备132其外壳123对地电压，会达到IIOV。
6)接地不良的设备152其外壳143对地电压说明
同接地不良的设备132，其外壳143对地电压，会达到IIOV。
7)串口线190拔插时的电流泻放路径说明 设备112和设备132的外壳电压差为IIOV，串口线190插入瞬间，因两台设备存在 电压差，所以设备132向设备112放电。 放电途径为设备132的Y电容126和Y电容127存储的能量一设备132的外壳 123 —设备132的串口电路131 —串口线190 —设备112的串口电路111 —设备112的外 壳103 —设备112的接地线102 —电源排插160 —大地180。具体流向如图2中的粗线条 的线路所示。 另外设备152也会向设备112放电。 放电途径为设备152的Y电容146和Y电容147存储的能量一设备152的接地 线142 —电源排插170(其内部接地线互通)一设备132的接地线122 —设备132的外壳 123 —设备132的串口电路131 —串口线190 —设备112的串口电路111 —设备112的外 壳103 —设备112的接地线102 —电源排插160 —大地180。具体流向如图2标示为粗线 条的线路所示。 同理，如果电源排插170上有多个设备，则多个设备都可以向设备112放电。
8)串口线190拔插时的最大放电电流计算说明 最大放电电流的大小可依据公式IMAX = CXU/t计算，其中IMAX为最大电流，单 位为安培(A) ;C为电容，单位为法拉(F) ;U为电压，单位为伏特(V) ;t为时间，单位为秒 (s)。从这个公式可以得出，电容C越大、电压U越大、时间t越小，则电流越大。
设备132向设备112放电时，电容C等于Y电容126和Y电容127的容量，电压U为设备132外壳对地电压110V，时间t为串口线插入后设备间的放电时间。
最大放电电流 IMAX1 = (Y电容126+Y电容127) X llOV/t 设备152向设备112放电时，电容C等于Y电容146和Y电容147的容量，电压U为设备152外壳对地电压IIOV，时间t为串口线插入后设备间的放电时间。最大放电电流为IMAX2 = (Y电容146+Y电容147)*110V/t。
所以，总最大放电电流 IMAX = I恵l+I恵2 = (Y电容126+Y电容127) X 110V/t+
(Y电容146+Y电容147) X llOV/t = (Y电容126+Y电容127+Y电容146+Y电容147) X llOV/t =(设备132Y电容+设备152Y电容)X llOV/t 同理，如果电源排插170上有多个设备，则多个设备都可以向设备112放电，其最大放电总电流 IMAX =(多个设备的Y电容总和)X llOV/t 可见，放电电流的大小与设备的Y电容大小成正比。设备越多，其Y电容总和越大，放电电流也越大。 9)串口线190拔插时造成串口损坏说明 串口线各信号定义是等长的，但实际中无法做到完全等长，因为都会存在尺寸上
的精度误差，这样会有一些细微的长度差异。所以在串口线插入时，有一些信号会先接触到
对方设备，一些信号后接触到。理论上各信号都可能先接触到对方设备。先接触到对方设
备的信号线放电电流最大，最坏情况是所有放电电流都从该信号线经过。 如果串口线的GND信号先接触，放电电流不会造成串口电路损坏，因为GND通常连
接在设备外壳上，所以放电电流不会通过串口电路。 如果串口线的其他信号先接触，放电电流会通过串口电路后，再到设备外壳。
以串口线缆其中的一根信号线TXD先接触举例说明，放电电流途径为设备132外壳一设备132串口电路一串口线190的TXD信号线一设备112串口电路一设备112外壳。
当放电电流大于串口电路能够承受的电流极限，则串口电路的TXD信号线发生损坏。进而串口发生损坏；同样其他信号线类似。 综合以上描述，可以得出，串口热拔插的能量来源于设备接地不良。串口热拔插的能量大小与设备地电位差成正比，最大地电位差为110V;串口热拔插的能量大小与接地不良设备的Y电容大小成正比；串口热拔插的能量大小与接地不良设备的数目有关，设备数目越多，能量越大，Y电容可等于多台设备的Y电容总和；串口损坏是因为串口热拔插会造成放电电流，当电流超过串口电路承受能力时，就造成串口损坏。串口线的每根信号线，都可能通过最大放电电流。 根据上述分析，本发明构造了一种在热插拔的最大能量下用来对被测设备进行破
坏性实验，并以破坏性试验的结果来作出判断的接口热拔插测试的方法及装置。 图3示出了根据本发明的一个实施例的接口热拔插的测试装置示意图，包括串
联连接在火线306和零线308之间的第一电容302和第二电容303 ;测试线304，测试线304的一端连接在第一电容302和第二电容303之间，另一端用于连接待测接口的引脚。 优选地，第一 电容302和第二电容303均为Y电容，以防止引起电子设备漏电或机
壳带电，危机人身安全及生命。 优选地，第一电容302和第二电容303的阻值为0. 0047uF 0. luF。
这里，对Y电容的描述为交流电源输入分为3个端子火线(L)/零线(N) /地线(G)。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容，一般统称为Y电容。这两个Y电容连接的位置比较关键，必须需要符合相关安全标准，以防引起电子设备漏电或机壳带电，容易危及人身安全及生命。它们都属于安全电容，从而要求电容值不能偏大，而耐压必须较高。 一般情况下，工作在亚热带的机器，要求对地漏电电流不能超过0.7mA;工作在温带机器，要求对地漏电电流不能超过0. 35mA。因此，Y电容的总容量一般都不能超过4700PF(472)。 在本实施例中，通过在接口热拔插的测试装置中设置一端连接在第一 电容和零线之间，另一端用于连接待测接口的引脚的测试线，可以实现将测试装置的测试线与待测装置上接口的各个引脚依次进行预定次数的接触和断开操作，分别对待测装置的各个引脚进行了破坏性测试。根据这种模拟的测试方式，能在最大的热插拔能量下对待测接口的信号线进行热插拔测试，并且测试结果准确、测试效率高，测试费用较低，从而克服了现有技术中存在测试结果随机性较大，测试结果不准确的问题。 优选地，上述测试装置还可以包括第三电容，第三电容的一端连接至火线，另一端连接至零线，第三电容用于在测试装置断电时进行放电。
优选地，第三电容可以是X电容。 这里，对X电容的描述为在火线和零线抑制之间并联的电容，一般称之为X电容。由于这个电容连接的位置也比较关键，同样需要符合相关安全标准。X电容同样也属于安全电容之一。根据实际需要，X电容的容值允许比Y电容的容值大，但此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻，用于防止电源线拔插时，由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。安全标准规定，当正在工作之中的机器电源线被拔掉时，在两秒钟内，电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电压的30%。
优选地，上述测试装置还可以包括指示电路，指示电路的一端连接至火线，另一端连接至零线，指示电路用于指示测试装置上电。 优选地，在上述测试装置中，接口可以包括以下至少之一 串口 、并口和RS485接□。 优选地，在上述测试装置中，测试装置还包括保险丝，其中，保险丝连接在火线与第三电容之间，用于保护测试装置，避免测试装置出现过电流。 优选地，在上述测试装置中，测试装置还包括电源开关，其中，电源开关连接在火线与保险丝之间，用于给测试装置上电。 图4示出了根据本发明的优选一个实施例的接口热拔插的测试装置示意图。如图4所示，电源排插右侧边框之内的为测试装置(也称为测试工具)，其中，火线401，零线402 ，接地线403通过电源线插在电源排插上，接地线403在测试装置内部是悬空的，串联连接在火线和零线之间的Y电容407和408的连接处用导线引出作为测试线404，电源开关405用于给测试装置上电，保险丝406用于保护测试装置用，避免测试装置出现过电流，X电容409用于在测试装置断电时进行放电，指示灯电路410用于指示电源上电。在本发明的上述实施例中，电源开关405，保险丝406，X电容409以及指示灯电路
410均为可选的。 Y电容407、Y电容408，属于安全规定的电容。Y电容407并接在火线和接地线之间，Y电容408并接在零线和接地线之间。X电容409属于安全规定的电容，并接在火线和零线之间。 测试装置模拟接地不良的设备，引出的测试线404对地电压为IIOV。
测试装置的Y电容407和Y电容408用于模拟多台设备的Y电容总容量，这里，Y电容407和Y电容408的电容值均可以为O. 0047uF 0. luF。因为单台设备Y电容的总容量一般都不能超过4700PF，故20台设备的Y电容总和=20*4700PF = 94000PF = 0. 094UF，小于0. 1UF。假设Y电容407和Y电容408的电容值均为0. luF，则可模拟多达20台设备的Y电容总容量。此外，本发明还可以是这样的一种结构，该结构与图3中的装置结构的区别在于
不包括电容303和零线端308。图5示出了具有上述这种结构的接口热拔插的测试装置。
如图5所示，接口热拔插的测试装置包括第一电容502，其一端与火线506连接；测试线
504，其一端与在第一电容502连接，另一端用于连接待测接口的引脚。 图6示出了根据本发明实施例的接口热拔插的测试方法的流程图。如图6所示，
根据本发明实施例的接口热拔插的测试方法具体包括如下步骤 S602，将测试装置和待测装置依次上电； S604，将测试装置中的测试线与待测装置上接口的各个引脚依次进行预定次数的接触和断开操作； S606，通过接口对待测装置进行配置，若配置成功，则接口的热拔插测试通过。 在本实施例中，通过使用接口热拔插的测试装置，将测试装置的测试线与待测装
置上接口的各个引脚依次进行预定次数的接触和断开操作，分别对待测装置的各个引脚进
行了破坏性测试。根据这种模拟的测试方式，能在最大的热插拔能量下对待测接口的信号
线进行热插拔测试，并且测试结果准确、测试效率高，测试费用较低，从而克服了现有技术
中存在测试结果随机性较大，测试结果不准确的问题。 优选地，在上述测试方法中，预定次数为5-15次。 图7示出了根据本发明的一个优选实施例测试接口热拔插时的装置连接示意图。在如图7所示的连接状态下，根据本发明的接口热拔插的测试方法具体包括如下步骤
1)测试装置40和待测试的交换机/路由器41都插在电源排插160上，电源排插接地良好； 2)测试装置40上电; 3)待测试的交换机/路由器41上电； 4)将测试装置40的测试线33，依次与交换机/路由器41的串口 45的每个引脚进行接触/断开的操作。优选的，对每个引脚执行10次接触/断开的操作。
以串口线缆其中的一根信号线TXD(也可以称为TXD引脚)进行接触/断开的操作为例。信号线TXD与测试线33接触时，放电途经为测试装置40的Y电容36和Y电容37存储的能量一测试线33 —串口 45的TXD信号线一待测试的交换机/路由器41的串口电
9路711 —待测试的交换机/路由器41的外壳703 —待测试的交换机/路由器41的接地线 702 —电源排插760 —大地780。具体流向如图7中标记为加粗的线路所示。
以上操作完成后，通过计算机对交换机/路由器41进行配置，如可以通过串口正 常的配置交换机，判断交换机/路由器的热拔插试验通过。交换机/路由器的热插拔能力 达标；否则，判断交换机/路由器热拔插试验没有通过。 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果 1)通过提供串口热拔插测试装置和测试方法，可客观检验设备的串口热拔插保护
能力，保证了设备的可靠性； 2)测试结果准确，对串口每根信号都做了最强的破坏性测试； 3)测试效率高，用测试装置对每根信号线测试一轮即可，不需要反复热拔插测
试； 4)测试费用低，不需要大量设备，也不会造成计算机损坏等。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种接口热拔插的测试装置，其特征在于，包括串联连接在火线和零线之间的第一电容和第二电容；测试线，所述测试线的一端连接在所述第一电容和所述第二电容之间，另一端用于连接待测接口的引脚。
2. 根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括第三电容，所 述第三电容的一端连接至所述火线，另一端连接至所述零线，所述第三电容用于在所述测 试装置断电时进行放电。
3. 根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括指示电路，所 述指示电路的一端连接至所述火线，另 一端连接至所述零线，所述指示电路用于指示所述 测试装置上电。
4. 根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述接口包括以下至少之一 串口、 并口和RS485接口。
5. 根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述第一电容和所述第二电容为Y电 容，其中所述Y电容指火线和地线之间以及在零线和地线之间并联的电容。
6. 根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述第一电容和所述第二电容的电 容值均为0. 0047uF 0. luF。
7. 根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括保险丝，其中， 所述保险丝连接在所述火线与所述第三电容之间。
8. 根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括电源开关，其 中，所述电源开关连接在所述火线与所述保险丝之间。
9. 一种基于权利要求1-8中任一项所述的测试装置的接口热拔插的测试方法，其特征 在于，包括将测试装置和待测装置依次上电；将所述测试装置中的测试线与所述待测装置上接口的各个引脚依次进行预定次数的 接触和断开操作；通过所述接口对所述待测装置进行配置，若配置成功，则所述接口的热拔插测试通过。
10. 根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述预定次数为5-15次。
全文摘要
本发明提供了一种接口热拔插的测试装置和方法，其中，该测试装置包括串联连接在火线和零线之间的第一电容和第二电容；测试线，测试线的一端连接在第一电容和第二电容之间，另一端用于连接待测接口的引脚。采用该结构的测试装置，能在最大的热插拔能量下对待测接口的信号线进行热插拔测试，并且测试结果准确、测试效率高，测试费用较低，从而克服了现有技术中存在测试结果随机性较大、测试结果不准确的问题。
文档编号G06F11/267GK101739325SQ20091024208
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者叶良华 申请人:北京星网锐捷网络技术有限公司