PCI總線(xiàn)的熱插拔技術(shù)及實(shí)現

　　PCI總線(xiàn)已經(jīng)廣泛使用在高性能個(gè)人計算機和單板計算機中，由于具有32／64位的數據寬度和最高達133Mbps的帶寬，因而PCI可滿(mǎn)足絕大多數I／O設備的要求。但是原始的PCI規范并沒(méi)有熱插拔功能，這樣當外設插入或拔出時(shí)必須關(guān)閉系統電源。
在PCI總線(xiàn)應用到服務(wù)器、生命監護系統、工業(yè)控制計算機、電話(huà)交換系統的重要場(chǎng)合時(shí)，由于需要長(cháng)時(shí)間的不間斷工作和在線(xiàn)維修，PCI槽的外設熱插拔能力成了必備的功能。本文給出了一個(gè)通過(guò)使用熱插拔電源控制芯片LTC1421來(lái)控制外設電源的具體方法，它是用專(zhuān)用雙向總線(xiàn)開(kāi)關(guān)來(lái)緩沖數據總線(xiàn)的，這樣外設就可以實(shí)現熱插拔而不必關(guān)閉主電源。

1熱插拔的基本技術(shù)問(wèn)題
當外設插入時(shí)，外設上的電源旁路電容在充電時(shí)會(huì )從PCI電源上吸收很大的瞬態(tài)電流，這個(gè)瞬態(tài)電流取決于電源電壓和電源內阻以及旁路電容的容量，這樣的瞬態(tài)電流有時(shí)可以達到數安培，因而會(huì )引起接插件和電路板線(xiàn)條的永久損壞。該瞬態(tài)電流同時(shí)也會(huì )引起尖峰干擾，使系統中的其它外設被強制進(jìn)入復位狀態(tài)。
第二個(gè)問(wèn)題涉及到大多數邏輯元件系列中的輸入和輸出電路內接到電源端VCC的二極管。當外設初始未加電時(shí)，VCC輸入端到邏輯門(mén)往往位于地電位。當數據總線(xiàn)引腳開(kāi)始接觸時(shí)，接到VCC的二極管可能會(huì )將總線(xiàn)拉到地電位，這樣就破壞了數據線(xiàn)上的狀態(tài)。另外，由于電流流經(jīng)二極管會(huì )使邏輯門(mén)被鎖定，從而當電路加電時(shí)會(huì )產(chǎn)生輸出邏輯沖突，從而對電路造成損壞。

在該電路中，每個(gè)PCI槽的電源都將受LTC1421以及附加的場(chǎng)效應管的控制。數據總線(xiàn)則由幾個(gè)QS3384緩沖。由ASIC、FPGA或微處理器構成的電源控制器可以控制所有的外設電源。
電路中的12V、5V、3．3V和－12V電源由外置串聯(lián)N－FET功率管Q1～Q4來(lái)控制。它可將串聯(lián)三極管的門(mén)極電壓控制在一定的速率上，并將從 PCI電源上吸收的瞬態(tài)浪涌電流（I＝CdV／dt）控制在一個(gè)安全的數值。正電源的上升速率被設定在dV／dt＝20μA／C₂，－12V電源由R7和C3設置，R5和Q5用于幫助更快地關(guān)閉Q2。電阻R9，R11，R12用來(lái)防止潛在的高頻FET振蕩。上拉電阻R13和R14可把PWRGD和信號拉到適當的邏輯電平，其另一端所接的電源取決于控制器所用的電源。
電壓檢測電阻R1，R2和R3用來(lái)提供電流出錯保護。當R1和R2上的電壓大于50mV并超過(guò)10μs后，LTC1421電路關(guān)斷器被觸發(fā)而立即關(guān)斷所有FET，并將拉為低電平。電路關(guān)斷器的狀態(tài)可通過(guò)引腳復位。對3．3V電源的保護是通過(guò)電阻R6與R8的分壓提供的。由于－12V電源的電流較低，因而未加過(guò)流保護。

串聯(lián)在數據總線(xiàn)內的總線(xiàn)開(kāi)關(guān)上包含一個(gè)N溝道低電阻開(kāi)關(guān)。當外設電路板插入時(shí)，該開(kāi)關(guān)是斷開(kāi)的，直到電源穩定后才接通。開(kāi)關(guān)的輸入和輸出腳都沒(méi)有接VCC的二極管，且輸入電容也很小。

參考文獻