賴國洪

（銳捷網(wǎng)絡(luò)股份有限公司 福建省福州市 350002）

機架式交換機系統(tǒng)，一般由業(yè)務(wù)卡、交換矩陣卡（交換網(wǎng)板）、管理板（支持冗余）及背板系統(tǒng)組成，完成性能驗證或測試，需要這幾個系統(tǒng)共同配合。板間互聯(lián)信號主要由數(shù)據(jù)及控制管理組成，N 張業(yè)務(wù)卡通過背板分別將數(shù)據(jù)通道連接到交換矩陣卡，同時業(yè)務(wù)卡及交換矩陣卡將控制管理信號連接至管理板，實現(xiàn)統(tǒng)一管理。產(chǎn)品開發(fā)聯(lián)調(diào)或測試時，需要這幾個系統(tǒng)共同配合完成。

在業(yè)務(wù)卡、管理板由不同部門或廠家開發(fā)時，本方法設(shè)計的業(yè)務(wù)卡能夠在不使用管理板的情況下，模擬出管理板的功能。結(jié)合簡易的背板裝置，可以在業(yè)務(wù)卡上實現(xiàn)管理板相關(guān)功能的驗證及問題回歸，也可實現(xiàn)與管理板交互的控制信號、數(shù)據(jù)信號的硬件通路測試。這種設(shè)計能夠更好的確保業(yè)務(wù)卡的質(zhì)量，在業(yè)務(wù)上實現(xiàn)管理板功能的驗證，減少管理板開發(fā)的硬件成本，簡化項目開發(fā)流程，縮短項目開發(fā)周期。

1 業(yè)務(wù)卡硬件設(shè)計框圖

本文的業(yè)務(wù)卡包含CPU 系統(tǒng)、可編程邏輯控制PLD、開關(guān)器件S/W、交換芯片及背板連接器。業(yè)務(wù)卡配合背板簡易裝置，可在無管理板的情況下，實現(xiàn)管理板相關(guān)功能的驗證及問題回歸，也可實現(xiàn)與管理板交互的控制信號、數(shù)據(jù)信號的硬件通路測試。具體硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1：硬件系統(tǒng)框圖

2 業(yè)務(wù)卡設(shè)計實現(xiàn)方法

本業(yè)務(wù)卡能夠在沒有管理板的情況下，模擬出管理板的功能，進(jìn)而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的驗證及測試。模擬管理板的管理功能，需要通過使用開關(guān)器件S/W，虛擬出由管理板輸入或輸出至業(yè)務(wù)卡的信號。本業(yè)務(wù)卡設(shè)計虛擬連接信號應(yīng)用場景具體描述如圖2所示。

圖2：業(yè)務(wù)卡虛擬信號連接圖

連接至背板的實際信號主要有跨卡交換數(shù)據(jù)信號KR，管理控制類信號包括在位信號PRE#、主從管理仲裁結(jié)果信號SMC0_SEL/SMC1_SEL、槽位信號SW_ID0/SW_ID1、I2C 監(jiān)控信號SMC0_IIC/SMC1_IIC、復(fù)位信號SMC0_RST/SMC1_RST、中斷信號INT#、帶外管理接口SGMII0/SGMII1 等。這些實際信號通過背板裝置，通過開關(guān)器件虛擬連接至BP_PLD 及CPU，模擬出管理板的硬件通路。

控制開關(guān)器件S/W 實現(xiàn)相應(yīng)通道的選通或關(guān)閉。該設(shè)計可以確保該業(yè)務(wù)卡用在實際的系統(tǒng)時，將虛擬信號進(jìn)行隔離，有效避免對實際系統(tǒng)的影響。開關(guān)器件的設(shè)計方案描述如圖3所示。

圖3 為該業(yè)務(wù)卡使用的開關(guān)器件及信號，其中信號包括實際使用及虛擬使用的，開關(guān)的選通由業(yè)務(wù)卡通過CPU 對PLD 邏輯進(jìn)行控制。

圖3：開關(guān)器件設(shè)計圖

（1）信號前標(biāo)識為BP 的表示連接到背板連接器端，標(biāo)識含TEST 的表虛擬連接信號；

（2）所有開關(guān)器件S/W 支持1 路或2 路的開關(guān)特性，選通由控制管腳EN 決定，EN 為低電平有效，默認(rèn)為高電平，即開關(guān)閉合通路斷開。如S/W3，1A1、1A2 由EN3 控制，1B1、1B2 由EN4控制。此外，S/W 具有熱插拔特性，可以保護(hù)主芯片不受插拔過程的過流、過壓沖擊；

（3）S/W1 的EN1 默認(rèn)是開啟的，SMC_SEL 信號是管理板的仲裁結(jié)果輸出信號，它決定了主從管理板對I2C 總線及帶外通道的控制權(quán)。它的真值與含義如表1所示。

表1：SMC_SEL 真值表

PLD 根據(jù)采集到的SMC_SEL 信號，控制S/W3、S/W4、S/W5的選通。

例如SMC0_SEL=1，SMC1_SEL=1，即SMC0 獲取控制權(quán)，BP_SMC0_SCL/SDA 選通，則S/W3 的EN3=0，EN4=1；S/W4 的EN5=0，EN6=1；S/W5 的EN7=0，EN8=1。此外，S/W2、S/W4、S/W5 的EN 開啟的前提是虛擬測試使能標(biāo)志VIRTUAL_EN=1，否則EN2/EN5/EN6/EN7/EN8 都是禁止的。

SW_ID 是槽位信號，管理板端根據(jù)業(yè)務(wù)卡在位Present 信號獲取某個槽位板卡插拔狀態(tài)后，輸出SW_ID 給業(yè)務(wù)卡端，業(yè)務(wù)卡端根據(jù)SW_ID 值進(jìn)行默認(rèn)IP 的配置。四槽位的SW_ID 真值表如表2所示。

表2：SW_ID 真值表

例如SW_ID[1:0]=01，表示ID=1，即業(yè)務(wù)卡位于1 槽，則業(yè)務(wù)卡端配置默認(rèn)IP：192.168.0.(200+id)即192.168.0.201，Netmask1:255.255.255.0。

INT#信號是業(yè)務(wù)卡輸出給管理板的中斷信號，低電平有效。

（4）S/W3 的EN3、EN4 的控制是由S/W1 的SMC_SEL 值決定的，任一時刻，最多只有一個通道選通，保證只有一個IIC 主控制器；

（5）S/W2 的EN2 默認(rèn)是關(guān)閉的，只有在VIRTUAL_EN=1 時才有效。S/W2 可作為從管理板輸出或輸入的SMC_SEL、SW_ID，INT#、PRE#等的模擬信號的選通開關(guān)；

（6）S/W4、S/W5 的EN5、EN6、EN7、EN8 默認(rèn)是關(guān)閉的，在VIRTUAL_EN=1 時，根據(jù)SMC_SEL 的值進(jìn)行相關(guān)通道的選通，可作為從管理板輸出或輸入的IIC、RST、SGMII 等信號的選通開關(guān)。

3 業(yè)務(wù)卡軟件設(shè)計實現(xiàn)方法

業(yè)務(wù)卡的軟件部分，主要包含生產(chǎn)測試程序與主程序。生產(chǎn)測試程序，主要用于檢驗硬件系統(tǒng)設(shè)計的準(zhǔn)確性及硬件通路的完整性，一般用于產(chǎn)品開發(fā)過程測試使用；主程序是提供給客戶使用的系統(tǒng)程序。圖4 為軟件工作流程簡圖。

圖4：軟件工作流程簡圖

軟件設(shè)計說明如下：

（1）業(yè)務(wù)卡輸入電源，原是機箱電源通過背板提供。這邊可以將電源插座放在背板裝置，同時在業(yè)務(wù)卡主板端預(yù)留電源插座，用于調(diào)試。上、下電由BP_PLD 控制，實現(xiàn)軟件控制上、下電。BP_PLD 及S/W 由standby 電源供電。

（2）主板按照上電時序完成上電，當(dāng)最后一路電壓完成上電后，反饋輸出至BP_PLD，置位POWER OK 標(biāo)識，表明上電正常，否則重啟，直到恢復(fù)正常；

（3）SW_ID 為管理板檢測到業(yè)務(wù)卡在位后，根據(jù)不同槽位輸出的代表槽位的信號，業(yè)務(wù)卡根據(jù)信號組合配置帶外管理接口的默認(rèn)IP；

（4）VIRTURL_EN 為BP_PLD 的虛擬信號使能標(biāo)識，默認(rèn)為使能關(guān)閉VIRTURL_EN=0，即對應(yīng)客戶用的主程序，S/W 此時是不生效的，虛擬信號做到很好的隔離。生測測試程序版本需要軟件將該標(biāo)識位置1 使VIRTURL_EN=1，S/W 相應(yīng)通道才可開啟；

（5）生產(chǎn)測試下，配合背板裝置，除了對業(yè)務(wù)卡本身的硬件設(shè)計通路進(jìn)行測試，增加的管理板功能測試項也將執(zhí)行，測試全面；

（6）主程序下，如果需要進(jìn)行客戶環(huán)境模擬或功能驗證，也可以配合背板裝置，同時手動將VIRTURL_EN 開啟，極大方便在無管理板及背板系統(tǒng)環(huán)境時，對交互信號的調(diào)測。

4 結(jié)論

本文描述了該業(yè)務(wù)卡的硬件系統(tǒng)框圖及實現(xiàn)對管理板功能進(jìn)行模擬的方法。在無管理板的情況下，該業(yè)務(wù)卡能夠?qū)崿F(xiàn)管理板相關(guān)功能的驗證及問題回歸，同時，可實現(xiàn)與管理板交互的控制信號、數(shù)據(jù)信號的硬件通路測試。

本文的設(shè)計方法不限于用在傳統(tǒng)機架式產(chǎn)品的業(yè)務(wù)卡、刀片交換機的業(yè)務(wù)卡，也適用于其它系統(tǒng)的業(yè)務(wù)卡類型，適用性強。設(shè)計以仲裁信號SMC_SEL、IIC 信號SMC_IIC、槽位信號SW_ID、復(fù)位信號SMC_RST、中斷信號INT#、帶外管理接口信號SGMII為例描述了一種實現(xiàn)管理板功能驗證的業(yè)務(wù)卡設(shè)計方法及背板裝置，對于其它與管理板交互的信號或接口類型，如PRESENT、1000BASE-X 等也是適用的，設(shè)計描述的是一種實現(xiàn)方法。通過本設(shè)計，交換機業(yè)務(wù)卡具備如下優(yōu)點：

（1）不需要依賴管理板及背板系統(tǒng)實現(xiàn)業(yè)務(wù)卡本身及與管理板交互的信號的測試及功能驗證，提高開發(fā)效率，極大節(jié)省硬件開發(fā)成本；

（2）實現(xiàn)方式簡單，新增的虛擬信號可以做到完全隔離，對傳統(tǒng)業(yè)務(wù)卡系統(tǒng)設(shè)計及軟件沒有影響，能夠在客戶不提供機箱系統(tǒng)的前提下，完成信號的測試及問題的定位，盡可能的接近客戶實際系統(tǒng)應(yīng)用場景，大大提高產(chǎn)品品質(zhì)；

（3）該設(shè)計方法可移植性強，與管理板交互的信號都可以通過這種設(shè)計方法實現(xiàn)，適用于所有類型的業(yè)務(wù)卡。