专利名称：用于pci卡批量测试的pci总线扩展方法及测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机以及通信设备中的外围部件互连(PCI)卡批量测试时的总线扩展方法以及装置。
由于ISA卡采用的是半导体至半导体(TTL)电平的信号驱动方式，而PCI总线的驱动方式是反射式驱动，而且是高速信号，因此PCI总线对信号的走线的长度、拓扑关系、信号匹配与线路阻抗均有较高要求，例如PCI信号线的长度和速度必须保证能够使总线信号在10ns的传播延迟时间内在总线上往返一个来回、PCI元件引脚电容不能大于10pF等，如果采用ISA卡的直接驱动式的测试方法，可能产生信号传输延迟、阻抗将达不到要求的现象，导致PCI板卡不能正常工作。因此目前PCI卡的测试主要依赖计算机，但由于计算机主板上的PCI插槽通常不支持PCI卡的热插拔，所以不能带电插拔PCI板卡，否则极有可能会导致死机或烧坏计算机主板和PCI板卡，只能在测试前先将计算机关机，将PCI卡插入计算机的PCI总线插槽，再启动计算机操作系统，然后启动测试软件进行测试，测试完成后将计算机再次关机，换另一块被测PCI卡，再开机继续测试，直到测试完成所有的板卡。每测试一次，都需要开机、关机各一次，操作非常耗时、繁琐。因此现有的PCI卡的测试方法成本高，而效率低。
为达到上述目的，本发明提供的用于PCI卡批量测试的PCI总线扩展方法，包括(1)设置从系统PCI总线引出的PCI总线扩展槽；(2)在系统PCI总线与PCI总线扩展槽之间设置用于隔离数据信号线的高速信号开关，同时在系统PCI总线与PCI总线扩展槽之间设置用于隔离电源信号的电源开关；
(3)设置步骤(2)所述高速信号开关和电源开关的控制电路，使该电路输出的高速信号开关信号与电源开关信号有一定的时序关系，即开始PCI卡测试时保证扩展PCI总线槽的电源先上电，再接通其它总线信号，测试结束时保证先断开除电源外的总线信号，再断开电源；(4)在使用PCI扩展槽测试PCI卡期间，当被测试的PCI卡处于测试和插拔状态时，由开关控制电路控制PCI扩展槽的数据信号和电源信号的接通和断开。
本发明还提供了一种PCI卡的测试装置，包括PCI总线插槽和扩展PCI总线插槽，高速信号隔离开关、电源隔离开关和开关控制电路，其中高速信号隔离开关连接在PCI总线插槽和扩展PCI总线插槽之间的PCI总线的数据信号线之间，用于接通和断开PCI总线扩展槽上数据信号；电源隔离开关连接在PCI总线插槽和扩展PCI总线插槽之间的PCI总线的电源线之间，用于接通和断开PCI总线扩展槽上的电源信号；开关控制电路，用于控制高速信号隔离开关和电源隔离开关的通、断，在上述开关接通且PCI卡开始测试时，使高速信号驱动开关比电源驱动开关延迟接通，延迟时间大于等于PCI总线扩展槽上电源信号的稳定接通时间，测试结束时，电源开关比高速信号开关延迟关闭。
上述信号隔离开关为高速总线开关，所述电源隔离开关为继电器。
所述开关控制电路包括第一延迟电路、第一施密特反向电路、第二延迟电路和第二施密特反向电路，第一延迟电路连接第一施密特反向电路，输出PCI总线电源隔离开关信号；第二延迟电路连接第二施密特反向电路，延时输出PCI总线信号隔离开关信号。
由于本发明在系统PCI总线与PCI总线扩展槽之间设置用于隔离信号线的高速信号开关，同时设置用于隔离电源信号的电源开关，通过触发控制电路，使PCI总线扩展槽的数据信号与电源信号的接通与断开有一定的时序关系，解决了PCI总线信号的高速切换、电源与总线信号的自动控制和总线信号的上电次序问题，简化了操作，使测试PCI板卡时无需多次重复关闭与开启与测试装置连接的计算机，大大提高了测试效率，降低了测试成本。同时也保护了PCI卡与计算机本身，提高了测试的安全性。另外通过计算机控制开关控制电路还可以实现自动测试。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
图1是本发明所述方法的实施例流程图。图1所述的方法分为四个步骤，前三个步骤是进行测试的准备，最后一个步骤进行测试的控制。首先进行步骤1，设置从系统PCI总线引出的PCI总线扩展槽。该扩展槽实际上是计算机系统的PCI插槽的拷贝，是专用于测试PCI卡的，通过对该扩展槽上的PCI总线信号进行通断控制，可以避免多次重复开启与关闭计算机系统，以提高测试效率，降低测试成本。为使PCI总线扩展槽能够满足信号传输延迟、阻抗匹配等要求，进行步骤2，在系统PCI总线与PCI总线扩展槽之间设置用于隔离数据信号的高速信号开关，同时设置用于隔离电源信号的电源开关。上述高速信号开关采用高速总线开关芯片，本例中芯片型号为iDT74FST163212，该类芯片具有超低导通电阻(5欧姆)，开关延迟可以达到可忽略(＜0.5ns)的程度，可以对PCI插槽中除电源以外的所有总线信号进行开关式控制，该高速总线开关芯片有一个信号开关来控制信号的接通与关闭。上述电源开关采用继电器，本例中采用型号为OZ-SS-105L的继电器，可以控制PCI总线的3.3V与5V的电源电压，采用型号为TN2-5V的继电器，控制PCI总线的+/-12V电压，以进行PCI总线电源信号的开关控制。
由于有两个开关需要进行控制，按照CMOS器件上电次序要求，这两个开关的动作是有次序要求的上电时，必须先开电源开关，再开信号开关；下电时，必须先关闭信号开关，再关闭电源开关。因此，进行步骤3，设置步骤2所述高速信号开关和电源开关的控制电路，使该电路输出的高速信号开关信号与电源开关信号有一定的时序关系，以保证PCI总线扩展槽的电源在PCI卡开始测试时先上电。所述高速信号开关触发信号比电源开关触发信号延迟的时间应不小于PCI扩展槽上的电源信号稳定接通的时间。本发明采用一种型号为74AHC14的施密特反向器作为控制高速信号开关和电源开关的控制电路，实现上述两个电路的自动时序控制。在本例中，开关控制电路的输入信号可以由软件控制PC机I/O口来实现，不用人工干预，将I/O控制模块嵌入到测试软件，可以完全实现PCI板卡的自动测试。
基于上述步骤，最后在步骤4，在使用PCI扩展槽测试PCI卡期间，当被测试的PCI卡处于测试时，由开关控制电路控制PCI扩展槽的电源信号与数据信号依次接通，当被测试的PCI卡处于插拔状态时，由触发控制电路控制PCI扩展槽的数据信号和电源信号依次断开。
图2是本发明所述装置的实施例框图。图中所述的PCI卡的测试装置，包括PCI总线插槽1和扩展PCI总线插槽2，还包括高速信号隔离开关3、电源隔离开关4和开关控制电路5，其中高速信号隔离开关3连接在PCI总线插槽1和扩展PCI总线插槽2之间的PCI总线的数据信号线之间，用于接通和断开数据信号；电源隔离开关4连接在PCI总线插槽1和扩展PCI总线插槽2之间的PCI总线的电源线之间，用于接通和断开电源信号；开关控制电路5，用于控制高速信号驱动开关3和电源驱动开关4的通、断，并保证一定的开关时序，在上述开关接通且PCI卡开始测试时时，使高速信号驱动开关3比电源驱动开关4延迟接通，延迟时间不小于PCI总线扩展槽上电源信号的稳定接通时间。测试结束时，电源开关信号比高速信号开关延迟关闭。
本例中，高速信号驱动开关3采用芯片型号为iDT74FST163212高速总线开关芯片，所述电源驱动开关采用型号为OZ-SS-105L的继电器，以控制PCI总线的3.3V与5V的电源电压，采用型号为TN2-5V的继电器，控制PCI总线的+/-12V电压，开关控制电路采用型号为74HG14的施密特反向器。
在图2所述的实例中，高速总线开关芯片3具有双向功能，可以等效于一个机械开关。通过联动开关SW可以控制计算机侧的所有PCI信号(包括电源信号)透明传输到扩展PCI总线槽，在满足一定的电路板设计规则的前提下，扩展后的PCI总线可以当作普通的PCI插槽使用。在批量生产测试时，预先设置联动控制开关sw为OFF，电源控制开关pow_sw与信号控制开关sig_sw均为Off，扩展PCI总线槽2与计算机侧总线插槽1断开，这时可以插上被测PCI板卡，再将SW设置为ON，则电源控制开关pow_sw为ON，信号控制开关sig_sw自动延迟一段时间后变为ON，则可以开始测试软件进行PCI卡测试，测试完成后，再设置联动控制开关sw为Off，则信号控制开关sig_sw为变为Off，电源控制开关pow_sw自动延迟一段时间后变为0ff，扩展PCI总线槽2与计算机侧总线插槽1断开，这时，可以将完成测试的PCI卡安全拔下，再插上下一块板卡继续重复刚才的动作进行测试，无须频繁的启动/关闭计算机。
图3是图2中的施密特触发电路第一种实现方案电路图。图中所述开关控制电路包括第一延迟电路31、第一施密特反向电路32、第二延迟电路33和第二施密特反向电路34，第一延迟电路31连接第一施密特反向电路32，输出PCI总线电源驱动开关信号；第二延迟电路33连接第二施密特反向电路34，延时输出PCI总线信号隔离开关信号。
所述第一延迟电路31包括开关二极管D1和R1、C1组成的阻容延迟电路，开关二极管D1的阳极连接电阻R1不与电容C1连接的一端、阴极连接在电阻R1与电容C1连接的一端；所述第二延迟电路33包括开关二极管D2和R2、C2组成的阻容延迟电路，开关二极管D2的阴极连接电阻R2不与电容C2连接的电阻的一端、阴极连接在电阻R2与电容C2连接的一端。
图3中的第一触发电路32、第二触发电路34采用型号为74HC14、74HC04的施密特反向器。
采用图3所述的连接方式，当连动开关SW高电平时，由于开关二极管D1的正向连接，使SW不经R1、C1的延迟，直接经74HC14反向输出，使其控制的电源控制信号POW_SW加到电源驱动开关4，进而使扩展PCI总线槽的电源首先接通；而由于开关二极管D2的反向连接，使SW需经R1、C1的延迟，当C1的电平足够高时，才经74HC14反向输出，使其控制的电源控制信号SIG_SW加到高速信号驱动开关3，进而使扩展PCI总线槽的数据信号延时接通。
图4是图2中的施密特触发电路第二种实现方案框图，该方案采用可编程逻辑器件实现。图中所述的开关控制电路包括上升沿检测电路41，用于检测控制信号的上升沿是否有效；下降沿检测电路42，用于检测控制信号的下降沿是否有效；与上升沿检测电路、下降沿检测电路相连接的开关信号输出控制电路43，用于在上升沿检测电路和下降沿检测电路的输出信号中选择有效的信号输出；与开关信号输出控制电路连接的信号延迟电路44，用于输出PCI总线电源驱动开关的触发信号和延时输出PCI总线信号驱动开关的触发信号。
图4中，利用信号沿检测电路41、42检测输入开关信号sw是上升沿还是下降沿信号，通过开关信号输出控制电路43控制输出开关信号pow_sw与sig_sw是否通过信号延迟电路输出，从而达到控制目的。
图5、6是图4采用的上升沿、下降沿检测电路图。图中所示，上升沿与下降沿检测电路可以检测sw信号是上升沿还是下降沿，采用这种同步检测电路的目的是为了消除外部机械触点可能带来的抖动毛刺，避免误触发(如果是逻辑电路内部，则不需要这样检测)，分别输出up信号与down信号(初始值都为‘0’)。上升沿与下降沿检测电路包含了sw信号的两个周期延迟，输出为SW1。开关信号控制电路与延迟电路以及实现原理参考图7。图7中如果SW出现上升沿，则SEL为1，所以POW_SW为POW_UP，SIG_SW为SIG_UP；如果SW出现下降沿，则SEL为0，所以POW_SW为POW_DOWN，SIG_SW为SIG_DOWN；时钟CLK的频率可以由延迟时间决定。
图8是图3和图4产生的开关控制信号输出时序图。
图8中，延迟时间t的经验公式为t＝R*C*ln(Vcc/(Vcc-VT+))，一般取几十到100毫秒即可。
最后需要指出，在本发明具体实施时1、本发明所述的装置以及依本发明所述方法制作的装置可以集成在一块板卡上；2、本发明在具体实施时采用的电路型号不局限于本文所提供的型号。3、连动开关可以设置为手动方式，也可以设置为有计算机系统控制的自动方式。
权利要求
1.一种用于PCI卡批量测试的PCI总线扩展方法，包括(1)设置从系统PCI总线引出的PCI总线扩展槽；(2)在系统PCI总线与PCI总线扩展槽之间设置用于隔离数据信号线的高速信号开关，同时在系统PCI总线与PCI总线扩展槽之间设置用于隔离电源信号的电源开关；(3)设置步骤(2)所述高速信号开关和电源开关的控制电路，使该电路输出的高速信号开关信号与电源开关信号有一定的时序关系，即开始PCI卡测试时保证扩展PCI总线槽的电源先上电，再接通其它总线信号，测试结束时保证先断开除电源外的总线信号，再断开电源；(4)在使用PCI扩展槽测试PCI卡期间，当被测试的PCI卡处于测试和插拔状态时，由开关控制电路控制PCI扩展槽的数据信号和电源信号的接通和断开。
2.根据权利要求1所述的PCI总线扩展方法，其特征在于步骤(2)所述设置高速信号开关为设置高速总线开关芯片。
3.根据权利要求2所述的PCI总线扩展方法，其特征在于步骤(2)所述设置电源开关为设置继电器开关。
4.根据权利要求1、2或3所述的PCI总线扩展方法，其特征在于步骤(3)所述PCI卡开始测试时，高速信号开关信号比电源开关信号延迟的时间不小于PCI总线扩展槽上的电源信号稳定接通的时间，测试结束时，电源开关比高速信号开关延迟关闭。
5.一种用于PCI卡批量测试的装置，包括PCI总线插槽和扩展PCI总线插槽，其特征在于还包括高速信号隔离开关、电源隔离开关和开关控制电路，其中高速信号隔离开关连接在PCI总线插槽和扩展PCI总线插槽之间的PCI总线的数据信号线之间，用于接通和断开PCI总线扩展槽上数据信号；电源隔离开关连接在PCI总线插槽和扩展PCI总线插槽之间的PCI总线的电源线之间，用于接通和断开PCI总线扩展槽上的电源信号；开关控制电路，用于控制高速信号隔离开关和电源隔离开关的通、断，在上述开关接通且PCI卡开始测试时，使高速信号驱动开关比电源驱动开关延迟接通，延迟时间大于等于PCI总线扩展槽上电源信号的稳定接通时间，测试结束时，电源开关比高速信号开关延迟关闭。
6.根据权利要求5所述的PCI卡批量测试的装置，其特征在于所述信号隔离开关为高速总线开关，所述电源隔离开关为继电器。
7.根据权利要求5或6所述的PCI卡批量测试的装置，其特征在于所述开关控制电路包括第一延迟电路、第一施密特反向电路、第二延迟电路和第二施密特反向电路，第一延迟电路连接第一施密特反向电路，输出PCI总线电源隔离开关信号；第二延迟电路连接第二施密特反向电路，延时输出PCI总线信号隔离开关信号。
8.根据权利要求7所述的PCI卡批量测试的装置，其特征在于所述第一延迟电路包括开关二极管和阻容延迟电路，开关二极管的阳极连接电阻不与电容连接的一端、阴极连接在电阻与电容连接的一端；所述第二延迟电路包括开关二极管和阻容延迟电路，开关二极管的阴极连接电阻不与电容连接的电阻的一端、阴极连接在电阻与电容连接的一端。
9.根据权利要求5或6所述的PCI卡批量测试的装置，其特征在于所述开关控制电路包括上升沿检测电路，用于检测控制信号的上升沿是否有效；下降沿检测电路，用于检测控制信号的下降沿是否有效；与上升沿检测电路、下降沿检测电路相连接的开关信号输出控制电路，用于在上升沿检测电路和下降沿检测电路的输出信号中选择有效的信号输出；与开关信号输出控制电路连接的信号延迟电路，用于输出PCI总线电源隔离开关信号和延时输出PCI总线信号隔离开关信号。
全文摘要
本发明公开了一种用于PCI卡批量测试的PCI总线扩展方法，发明的关键是从PC机系统PCI总线引出PCI总线扩展槽，在系统PCI总线与PCI总线扩展槽之间设置用于隔离数据信号线的高速信号开关，同时设置用于隔离电源信号的电源，并设置上述两种开关的触发控制电路，在使用PCI扩展槽测试PCI卡期间，当被测试的PCI卡处于测试和插拔状态时，由开关控制电路控制PCI扩展槽的数据信号和电源信号的接通和断开；上述方案可以简化PCI卡的测试操作，使测试PCI板卡时无需多次重复关闭与开启与测试装置连接的计算机，大大提高了测试效率，降低了测试成本。同时也保护了PCI卡与计算机本身，提高了测试的安全性。本发明还提供了一种PCI卡的测试装置。
文档编号H04L12/26GK1458766SQ02117679
公开日2003年11月26日 申请日期2002年5月14日 优先权日2002年5月14日
发明者颜泽飞 申请人:华为技术有限公司