本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通過(guò)bios實(shí)現(xiàn)pcie設(shè)備熱插拔功能的方法及主板。

背景技術(shù)：

在主板領(lǐng)域，目前主流的外圍設(shè)備包括usb接口設(shè)備、sata接口設(shè)備、pcie接口設(shè)備等，無(wú)論在主板啟動(dòng)過(guò)程還是在各種不同類型系統(tǒng)下面，usb和sata接口設(shè)備都能隨意進(jìn)行熱插入和熱拔出，實(shí)現(xiàn)即插即用的功能，用戶操作非常方便。但是市面上主流的主板，都沒(méi)有設(shè)計(jì)pcie設(shè)備熱插拔的功能，要插拔更換pcie設(shè)備，必須在主板關(guān)機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行?，F(xiàn)在的技術(shù)，通過(guò)硬件設(shè)計(jì)、bios程序設(shè)計(jì)和操作系統(tǒng)支持，已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)pcie設(shè)備的熱插拔功能。硬件上，需要增加熱插拔控制器、電源指示燈、提示按鈕等，要設(shè)計(jì)卡槽電源切換邏輯電路、板卡重置邏輯電路；固件bios要提供軟件支持；操作系統(tǒng)要提供支持pcie設(shè)備熱插拔所需要的功能組件，包括用戶操作界面軟件、熱插拔服務(wù)程序、標(biāo)準(zhǔn)熱插拔系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng),整個(gè)功能實(shí)現(xiàn)的過(guò)程硬件成本增加，并且實(shí)現(xiàn)起來(lái)也很復(fù)雜，所以主流主板都沒(méi)有去實(shí)現(xiàn)pcie設(shè)備熱插拔功能。

目前主流主板沒(méi)有去實(shí)現(xiàn)pcie設(shè)備熱插拔功能，可以通過(guò)硬件、bios、操作系統(tǒng)的配合，是能實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的，但是即使實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，熱插拔的操作也只能在acpi操作系統(tǒng)下來(lái)完成，開(kāi)機(jī)過(guò)程bios運(yùn)行階段不能進(jìn)行熱插拔操作，non-acpi系統(tǒng)（例如dos系統(tǒng)）不能進(jìn)行熱插拔操作，一方面，這些non-acpi環(huán)境下，pcie設(shè)備熱插拔功能是缺失的，不能滿足操作需求，另外一方面，操作人員可能會(huì)誤以為所有環(huán)境都支持pcie設(shè)備熱插拔功能，在進(jìn)入了acpi操作系統(tǒng)前進(jìn)行熱插拔操作，導(dǎo)致誤操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)bios實(shí)現(xiàn)pcie設(shè)備熱插拔功能的方法及主板，能在non-acpi環(huán)境下有效地支持pcie設(shè)備熱插拔功能，彌補(bǔ)了non-acpi環(huán)境下功能的缺失，滿足操作人員的需求；而且硬件線路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不會(huì)增加主板的成本，也不會(huì)增加開(kāi)發(fā)調(diào)試時(shí)間.

對(duì)此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種通過(guò)bios實(shí)現(xiàn)pcie設(shè)備熱插拔功能的方法，主板包括pch和與其連接的bios基本輸入輸出模塊；pch包括gpio1、gpio2、gpio3、gpio4、gpio5、gpio6和gpio7，所述gpio1、gpio2和gpio3分別與pcie插槽電連接；所述gpio1通過(guò)電阻r1與3.3v輔助電源連接，所述gpio1同時(shí)通過(guò)電阻r2接地；所述gpio2通過(guò)電阻r1與3.3v電源連接，所述gpio2同時(shí)通過(guò)電阻r2接地；所述gpio3通過(guò)電阻r1與12v電源連接，所述gpio3同時(shí)通過(guò)電阻r2接地；gpio4與pcie插槽的熱插拔檢測(cè)信號(hào)prsnt1#電連接；gpio5與熱插拔檢測(cè)信號(hào)prsnt2#電連接，gpio6連接發(fā)光二極管后通過(guò)電阻r接地，gpio7通過(guò)電阻r連接3.3v電源，并通過(guò)按鍵接地。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述bios基本輸入輸出模塊設(shè)定gpio1、gpio2、gpio3、gpio6、gpio7為gpio輸出功能；所述bios基本輸入輸出模塊設(shè)定gpio4和gpio5為gpio輸入功能。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在pcie設(shè)備熱插入階段，所述bios基本輸入輸出模塊采用以下步驟進(jìn)行控制：

步驟s101，運(yùn)行bios程序，進(jìn)行g(shù)pio初始化，將gpio1、gpio2、gpio3和gpio6設(shè)置為gpio輸出功能，輸出低電平，pcie插槽電源關(guān)閉，發(fā)光二極管熄滅；

步驟s102，將gpio4、gpio5、gpio7設(shè)置為輸入功能，打開(kāi)gpio4、gpio7觸發(fā)smi中斷功能，然后bios程序進(jìn)入non-acpi環(huán)境；

包括gpio初始化之后bios運(yùn)行過(guò)程、dos系統(tǒng)等。

步驟s103，在non-acpi環(huán)境下，若有pcie設(shè)備插入pcie插槽，則將gpio5拉低，不觸發(fā)中斷程序，將gpio4拉低，觸發(fā)smi中斷程序；

步驟s104，中斷程序首先檢查gpio5是否是低電平，如果不是，則不處理，說(shuō)明設(shè)備接觸不良或者其他原因?qū)е碌膅pio拉低；如果gpio5是低電平，說(shuō)明gpio4、gpio5都被拉低，有設(shè)備插入插槽且接觸良好；smi中斷程序?qū)pio6設(shè)置為方波輸出，發(fā)光二極管閃爍，提醒操作人員不能拔出設(shè)備；

步驟s105，然后將gpio1、gpio2、gpio3設(shè)置為高電平輸出，打開(kāi)pcie插槽的3.3v輔助電源、3.3v電源和12v電源，然后讀取插槽設(shè)備的父級(jí)橋，為設(shè)備分配bus號(hào)資源，等待pcie設(shè)備和父級(jí)橋linktraining結(jié)束；linktraining結(jié)束后，為pcie設(shè)備分配內(nèi)存資源、io資源，為設(shè)備分配中斷。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟s105中，linktraining結(jié)束后，檢查mmio資源當(dāng)中是否有足夠資源分配給pcie設(shè)備，如果有資源，根據(jù)基地址計(jì)算，為pcie設(shè)備分配內(nèi)存資源、io資源，為設(shè)備分配中斷；如果沒(méi)有資源，首先修改tolm低內(nèi)存頂端寄存器，將值減小，增加mmio的大小，然后設(shè)置mmiorule寄存器來(lái)說(shuō)明mmio的大小，修改mtrr（內(nèi)存類型范圍寄存器）寄存器，設(shè)置新增的mmio為不可緩沖類型，然后更新e820表，說(shuō)明當(dāng)前所有內(nèi)存的類型使用情況，然后再分配內(nèi)存、io和中斷資源，分配完資源后，打開(kāi)內(nèi)存、io資源的開(kāi)關(guān)，讓資源處于可使用狀態(tài)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括步驟s106，將gpio6設(shè)置為高電平輸出，讓發(fā)光二極管常亮，表明設(shè)備可以正常工作了。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在pcie設(shè)備熱拔出階段，所述bios基本輸入輸出模塊采用以下步驟進(jìn)行控制：

步驟s201，初始化gpio1、gpio2、gpio3和gpio6設(shè)置為輸出低電平，發(fā)光二極管熄滅；然后設(shè)置gpio4、gpio5和gpio7為輸入功能，打開(kāi)gpio4、gpio7觸發(fā)smi中斷功能，然后bios程序進(jìn)入non-acpi環(huán)境；包括gpio初始化之后bios運(yùn)行過(guò)程、dos系統(tǒng)等。

步驟s202，gpio7一直輸入高電平，如果操作人員有拔出pcie設(shè)備的需求，首先按下按鍵，使gpio7產(chǎn)生一個(gè)低電平，觸發(fā)smi中斷程序；

步驟s204，bios程序通過(guò)設(shè)備的命令寄存器禁止內(nèi)存和io空間，再在父級(jí)橋里面禁止與pcie設(shè)備的鏈接，將gpio1、gpio2、gpio3設(shè)置為輸出低電平，關(guān)閉pcie插槽的電源，釋放掉pcie設(shè)備所需要的內(nèi)存、io和中斷資源。

這里釋放掉的內(nèi)存資源并沒(méi)有給系統(tǒng)使用，仍然保留mmio屬性，方便再次插入設(shè)備時(shí)候優(yōu)先分配這部分資源。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括步驟s203，smi中斷程序啟動(dòng)中，先將gpio6設(shè)置為輸出方波，使發(fā)光二極管閃爍，提醒操作人員不能拔出設(shè)備。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括步驟s205，將gpio6設(shè)置為低電平，讓發(fā)光二極管熄滅，表明此時(shí)可以將設(shè)備安全移除了。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述gpio4、gpio5、gpio6與3.3v電源連接。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種bios階段實(shí)現(xiàn)pcie設(shè)備熱插拔的主板，其采用如上任意一項(xiàng)通過(guò)bios實(shí)現(xiàn)pcie設(shè)備熱插拔功能的方法。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

采用本發(fā)明的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了在non-acpi環(huán)境中pcie設(shè)備熱插拔的功能，彌補(bǔ)這種環(huán)境下功能的缺失，而硬件成本基本沒(méi)有增加。通過(guò)單個(gè)gpio和發(fā)光二極管連接，完成與操作人員的交流，避免誤操作。在內(nèi)存資源方面，無(wú)需要預(yù)先預(yù)留資源，插入設(shè)備后，再獲取資源分配給設(shè)備，增加了內(nèi)存資源的利用率。資源分配過(guò)程中，不會(huì)對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行資源重新分配，中斷其他設(shè)備的使用，最大限度降低插拔設(shè)備對(duì)系統(tǒng)的影響，偵測(cè)設(shè)備熱插入時(shí)，采用雙在位pin角偵測(cè)，無(wú)需按鈕提示。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的硬件連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的pcie設(shè)備熱插入時(shí)的方法的流程圖。

圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例的pcie設(shè)備熱拔出時(shí)的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

一種通過(guò)bios實(shí)現(xiàn)pcie設(shè)備熱插拔功能的方法，其包括硬件電路設(shè)計(jì)部分和bios程序設(shè)計(jì)部分。

硬件電路設(shè)計(jì)部分如下：

如圖1所示，硬件上，主要是pch的gpio和pcie插槽之間的線路設(shè)計(jì)。pch的gpio1、gpio2和gpio3都設(shè)置為gpio輸出功能，gpio1通過(guò)r1和r2電阻將3.3v輔助電源（3.3vaux）連接到pcie插槽上，gpio2通過(guò)電阻r1和r2將3.3v電源連接到pcie插槽上，gpio3通過(guò)電阻r1和r2將12v電源連接到pcie插槽上，gpio4和gpio5設(shè)置為gpio輸入功能，gpio4連接到熱插拔檢測(cè)信號(hào)prsnt1#上面，gpio5連接到熱插拔檢測(cè)信號(hào)prsnt2#上面，gpio6設(shè)置為gpio輸出功能，連接發(fā)光二極管，通過(guò)電阻r接地，gpio7設(shè)置為gpio輸入功能，3.3v電源連接電阻r，電阻r既連接gpio7，也通過(guò)按鍵接地。

以下為pcie設(shè)備熱插入操作。

操作人員將pcie設(shè)備熱插入pcie插槽內(nèi)，prsnt1#和prsnt2#信號(hào)會(huì)被同時(shí)拉低，低電平信號(hào)通過(guò)gpio4和gpio5輸入到pch，產(chǎn)生smi中斷，運(yùn)行bios中斷程序，bios程序?qū)⒐怆姸O管設(shè)置為閃爍狀態(tài)，提醒操作人員，此時(shí)不要拔出pcie設(shè)備，然后bios將gpio1、gpio2和gpio3設(shè)置為高電平輸出，12v電源、3.3v電源和3.3v輔助電源給pcie插槽供電，等待bios對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化完成，初始化完成后，bios將發(fā)光二極管設(shè)置為常亮狀態(tài)，提醒操作人員，pcie設(shè)備已經(jīng)初始化完成，可以進(jìn)行正常工作了。這里我們采用prsnt1#和prsnt2#兩個(gè)信號(hào)同時(shí)被拉低來(lái)判斷設(shè)備的插入狀態(tài)，防止pcie設(shè)備接觸不良或者其他誤操作，導(dǎo)致單個(gè)信號(hào)被拉低，誤報(bào)設(shè)備接入狀態(tài)。

以下為pcie設(shè)備熱移除操作。

操作人員按下按鍵，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)，通過(guò)gpio7輸入到pch，產(chǎn)生一個(gè)smi中斷，運(yùn)行bios中斷程序，bios程序?qū)⒐怆姸O管設(shè)置為閃爍狀態(tài)，提醒操作人員，此時(shí)不要拔出pcie設(shè)備，直到bios程序完成相關(guān)設(shè)置，并將gpio1\2\3設(shè)置為輸出低電平，關(guān)閉插槽的電源，釋放掉設(shè)備所需要的內(nèi)存、io和中斷資源，最后將gpio6設(shè)置為低電平，讓發(fā)光二極管熄滅，表明此時(shí)可以將設(shè)備安全移除了。

bios程序設(shè)計(jì)部分如下：

pcie設(shè)備熱插入程序設(shè)計(jì)：

如圖2所示，bios程序開(kāi)始運(yùn)行，首先進(jìn)行g(shù)pio初始化，將gpio1\2\3\6設(shè)置為gpio輸出功能，輸出低電平，pcie插槽電源關(guān)閉，發(fā)光二極管熄滅，將gpio4\5\7設(shè)置為輸入功能，打開(kāi)gpio4\7觸發(fā)smi中斷功能，然后bios程序進(jìn)入non-acpi環(huán)境，包括gpio初始化之后bios運(yùn)行過(guò)程、dos系統(tǒng)等。在non-acpi環(huán)境下，若有pcie設(shè)備插入插槽，會(huì)將gpio5拉低，但不會(huì)觸發(fā)中斷程序，會(huì)將gpio4拉低，觸發(fā)smi中斷程序。中斷程序首先檢查gpio5是否是低電平，如果不是，則不處理，說(shuō)明設(shè)備接觸不良或者其他原因?qū)е碌膅pio拉低，如果是低電平，說(shuō)明gpio4\5都被拉低，有設(shè)備插入插槽且接觸良好。中斷程序?qū)pio6設(shè)置為方波輸出，讓發(fā)光二極管閃爍，提醒操作人員不能拔出設(shè)備，然后將gpio1\2\3設(shè)置為高電平輸出，打開(kāi)pcie插槽的3.3v輔助電源、3.3v電源和12v電源，然后讀取插槽設(shè)備的父級(jí)橋，為設(shè)備分配bus號(hào)資源，等待pcie設(shè)備和父級(jí)橋linktraining結(jié)束，training結(jié)束后，檢查mmio資源當(dāng)中是否有足夠資源分配給pcie設(shè)備，如果有資源，根據(jù)基地址計(jì)算，為設(shè)備分配內(nèi)存資源、io資源，為設(shè)備分配中斷，如果沒(méi)有資源，首先修改tolm（低內(nèi)存頂端寄存器），將值減小，增加mmio的大小，然后設(shè)置mmiorule寄存器來(lái)說(shuō)明mmio的大小，修改mtrr（內(nèi)存類型范圍寄存器）寄存器，設(shè)置新增的mmio為不可緩沖類型，然后更新e820表，說(shuō)明當(dāng)前所有內(nèi)存的類型使用情況，然后再分配內(nèi)存、io和中斷資源，分配完資源后，打開(kāi)內(nèi)存、io資源的開(kāi)關(guān)，讓資源處于可使用狀態(tài)。最后，將gpio6設(shè)置為高電平輸出，讓發(fā)光二極管常亮，表明設(shè)備可以正常工作了。

pcie設(shè)備熱拔出程序設(shè)計(jì)：

同熱插入程序一樣，如圖3所示，首先要初始化gpio1\2\3\6設(shè)置為輸出低點(diǎn)平，發(fā)光二極管熄滅，然后設(shè)置gpio4\5\7為輸入功能，打開(kāi)gpio4\7觸發(fā)smi中斷功能，然后bios程序進(jìn)入non-acpi環(huán)境，包括gpio初始化之后bios運(yùn)行過(guò)程、dos系統(tǒng)等。gpio7一直輸入高電平，如果操作人員有拔出pcie設(shè)備的需求，首先按下提示按鈕，會(huì)使gpio7產(chǎn)生一個(gè)低電平，將觸發(fā)smi中斷程序。中斷程序中，首先將gpio6設(shè)置為輸出方波，使發(fā)光二極管閃爍，提醒操作人員不能拔出設(shè)備，然后程序通過(guò)設(shè)備的命令寄存器禁止內(nèi)存和io空間，再在父級(jí)橋里面禁止與設(shè)備的鏈接，將gpio1\2\3設(shè)置為輸出低電平，關(guān)閉插槽的電源，釋放掉設(shè)備所需要的內(nèi)存、io和中斷資源，最后將gpio6設(shè)置為低電平，讓發(fā)光二極管熄滅，表明此時(shí)可以將設(shè)備安全移除了。這里釋放掉的內(nèi)存資源并沒(méi)有給系統(tǒng)使用，仍然保留mmio屬性，方便再次插入設(shè)備時(shí)候優(yōu)先分配這部分資源。

上述方法通過(guò)簡(jiǎn)單的硬件線路設(shè)計(jì)和bios程序設(shè)計(jì)，能在non-acpi環(huán)境下有效地支持pcie設(shè)備熱插拔功能，彌補(bǔ)了non-acpi環(huán)境下功能的缺失，滿足操作人員的需求。而且硬件線路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不會(huì)增加主板的成本，也不會(huì)增加開(kāi)發(fā)調(diào)試時(shí)間。

本發(fā)明所涉及的英文縮寫的技術(shù)術(shù)語(yǔ)的解釋：

bios(basicinputoutputsystem)：基本輸入輸出系統(tǒng)，主要用于計(jì)算機(jī)開(kāi)機(jī)過(guò)程中各種硬件設(shè)備的初始化和檢測(cè)。

pch(platformcontrollerhub)：intel公司的集成南橋。

pcie（pci-express）：一種高速串行總線接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

gpio（generalpurposeinputoutput）：通用輸入/輸出。

acpi（advancedconfigurationandpowermanagementinterface）：高級(jí)配置與電源管理接口，操作系統(tǒng)應(yīng)用程序管理所有電源管理接口，non-acpi環(huán)境，即不支持acpi標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境。

usb（universalserialbus）：通用串行總線。

sata（serialadvancedtechnologyattachment）：串行ata接口規(guī)。

dos（diskoperatingsystem）：磁盤操作系統(tǒng)。

smi（systemmanagementinterrupt）：系統(tǒng)管理中斷。

mmio（memorymappingi/o）：內(nèi)存映射i/o。

tolm（topoflowmemory）：低內(nèi)存頂端。

mtrr（memorytyperangeregisters）：內(nèi)存類型范圍寄存器。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。