CN102325040A - 一种基于MicroTCA系统的电源管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种实现MicroTCA系统电源管理的技术。在不改变MicroTCA系统整体功能的情况下，通过简化MCH板卡电源管理模块，省去独立电源板卡，使在电源管理上操作更简洁、可靠，同时降低了生产成本。MCH板卡对AMC板卡的电源管理，在上电、热插拔和下电三种情况下，对应操作12V、3.3V电椅的开关，从而达到设计要求。本发明应用了I2C通信机制，通过I2C总线IO器件的读写，管理相应的板卡的电源，简单灵活，有效提高MicroTCA系统的稳定性和可靠性，降低生产成本。

Description

一种基于MicroTCA系统的电源管理方法

技术领域

本发明涉及一种电信组网设备中的电源管理技术，特别涉及一种基于MicroTCA系统的电源管理实现方法。

背景技术

作为当今业界流行的模块化硬件平台标准——AdvanedTCA标准的补充，MicroTCA系统的硬件技术标准主要针对的是网络通信、医疗影像处理、嵌入式控制和军工等方面的应用，其高带宽、模块化、灵活性及高性价比等方面的优势，已被运用到更为广泛的应用领域，成为当今构建高性价比模块化标准硬件平台的优选标准。一个典型的MicroTCA系统包括：12块AMC(AdvancedMezzanine Card)模块、1或2个MCH(MicroTCA Carrier Hub)、互连背板以及电源和散热等模块。MicroTCA系统支持AMC.0的所有4种规格的板卡，它是MicroTCA系统的主要组成部分之一，功能类似于载板，以容纳AMC模块。作为载板集中器，MCH能够同时进行12个AMC模块之间的互连和管理，它集系统管理和数据交换引擎于一体，其设计要求支持电信和非电信环境，以及冗余和非冗余的体系结构。MCH采用了与AMC完全相同的连接方式，结构尺寸与半宽全高的AMC模块完全相同，连接方式也完全相同。MCH作为MicroTCA系统提供中央管理和数据交换引擎，其电源管理的能力决定着MicroTCA系统的稳定性和以及异常处理的灵敏性，因此，MCH电源管理功能的健壮性和全面性成为MicroTCA标准设备是否可靠的重要技术指标。

发明内容

本发明的目的在于克服现有MicroTCA系统电源管理存在的不足，提供一种稳定、可靠、快捷、简便的对AMC板卡的负载和管理电源进行管理的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种基于MicroTCA系统的电源管理方法，所述的电源为3.3V管理电源和12V负载电源，包括对AMC板的启动和上电，热插拔事件处理，及板卡的下电重启，其特征在于：

所述的AMC板的启动和上电包括如下步骤：

①主卡MCH检测各AMC板是否在位，对在位的AMC板，依据对应的槽位号通过I2C对其背板上的管理电源寄存器进行置位操作，并打开该AMC板的3.3V管理电源，完成该AMC板的启动；

②主卡MCH通过IPMI与该在位的AMC板进行通信，检测其FRU信息是否正确，若该信息正确，则依据对应的槽位号通过I2C对其背板上的负载电源寄存器进行置位操作，并打开该AMC板的12V负载电源，完成该AMC板的上电；若FRU信息不正确，返回步骤①。

所述的AMC板的热插拔事件处理包括如下步骤：

检测AMC板是否在位，若在位，按上述“AMC板的启动和上电”步骤执行；否则执行AMC板的移除程序，并依据对应的槽位号通过I2C对其背板上的负载电源寄存器和管理电源寄存器进行清零操作，依次关闭12V负载电源和3.3V管理电源。

所述的板卡的下电重启包括：

主卡MCH接收到上层对系统进行重启的命令时，依据对应的槽位号通过I2C对背板上全部的AMC板的负载电源寄存器和管理电源寄存器进行清零操作，依次关闭各AMC板的12V负载电源和3.3V管理电源；再通过IPMI通知备卡MCH下电、重启，并开启主卡MCH的开门狗，使其复位。

主卡MCH接收到上层对对单板AMC板进行重启的命令时，依据对应的槽位号通过I2C对其背板上的负载电源寄存器和管理电源寄存器进行清零操作，依次关闭该AMC板的12V负载电源和3.3V管理电源。

主卡MCH接收到上层对MCH板进行重启时，先通过I2C对其背板上的负载电源寄存器进行清零操作，关闭12V负载电源，再启动该MCH板的开门狗，使其复位。

基于MicroTCA标准的电源系统包括：用于提供电源的电源装置，电路转换模块，以及位于背板上、且连接所述电源装置和背板槽位的线路，现有的MicroTCA系统采用的是MCH和电源板卡之前通信，从而达到电源管理的目的，在可靠性和及时性上存在一定的缺陷。在本发明中，通过电源控制模块，将电路转换模块提供的管理电源通过支线输出到背板槽位，把电源和背板线路相连，通过控制背板上的I2C总线IO器件，直接管理电源。与现有技术相比，本发明采用将电源和背板线路相连，通过控制背板上的I2C总线IO器件，直接对应开关各板卡的负载和管理电源的方法，简化了电源管理的工作流程，尤其是当一些突发异常出现时，能及时进行相关处理，提升系统工作的稳定性和可靠性。采用本发明提供的电源管理方法，减少了硬件设计的复杂度，降低成本，尤其适合于电信领域的使用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于MicroTCA系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种基于MicroTCA系统的电源控制模块的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种基于MicroTCA系统的电源管理方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

参见附图1，它是本实施例提供的一种MicroTCA系统的结构示意图，主要包括电源、电源控制模块、散热风扇、AMC板卡和MCH板卡等；其结构为：2路AC/DC电源固定机箱上，电源控制模块包括Oring电路、DC-DC电源模块、负载电源系统和管理电源系统；输入电源分别经电源模块转换后提供给Oring电路，Oring电路输出12V电源给负载电源系统和DC-DC电源模块，DC-DC电源模块输出3.3V电源给管理电源系统；负载电源系统输出12V电源给MCH、AMC和散热风扇；管理电源系统输出3.3V电源给MCH和AMC。

如图1所示，外部电源提供的12V，可以通过开关电源得到3.3V，该3.3V电源主要是作为管理电源来使用，而12V则是负载电源。管理电源主要是用来控制AMC板卡的arm的上、下电，负载电源主要则是用来负责arm以外芯片的正常工作。

参见附图2，它是本实施例提供的一种MicroTCA电源控制模块的结构示意图。在该模块的架构中，包括电源控制电路，对MCH和AMC板卡的电源管理都是通过控制I/O输出扩展模块直接来实现，无需通过专门的电源板卡进行控制，AMC或MCH模块的PS#信号端输出到I/O输入扩展模块的输入端；I/O输入扩展模块的控制端经I2C总线与1～2个MCH相连；I/O输出扩展模块的控制信号经I2C总线与1～2个MCH相连；I/O输出扩展模块的输出信号与电源控制电路的控制端相连；电源控制电路输出负载电源和管理电源分别输入到MCH、AMC以及风扇散热模块。

该电源管理模块的工作原理是：主MCH上电以后，轮询查询各槽位的在位信号PS#，若检测到该槽位的PS#被拉低后，首先通过IO扩展器打开该槽位的管理电源，启动该槽位的管理程序，然后通过IPMB总线与该槽位进行通讯，并通过IO扩展器将该槽位的负载电源控制电路设置为ON，启动业务程序运行。当管理程序和业务程序出现问题时，主MCH可以通过IO扩展器将该槽位的电源关闭或者复位。

采用本发明的技术方案，可以完成实现对管理电源和负载电源的直接控制。例如，通过读取I/O输出扩展模块获得AMC板卡在位信息，根据次信息，写入相应值给I/O输出扩展模块，控制AMC板卡的管理电源和负责电源。

参见附图3，它是本实施例提供的一种对MicroTCA系统实现电源管理的工作流程图，其实现电源管理的方法包括如下步骤：

1、MicroTCA系统AMC板的启动和上电

参见附图3中所示的MCH板卡启动流程：按照MicroTCA系统标准启动MCH板卡，首先，系统进行初始化，包括：RTOS的初始化、硬件的初始化和应用程序的初始化；然后，系统创建多种任务线程，其中包括检测AMC板卡是否在位的监测线程(ps_check)，此线程循环检测各个槽位AMC板卡的在位寄存器值(值为0表示在位，1表示不在位)，获取其在位信息，当检测某槽位有AMC板卡在位时，MCH板卡通过控制I/O输出扩展模块(对应的寄存器位置1)，打开相应AMC板卡的管理电源3.3V，使该槽位的AMC板卡启动，运行其管理程序，然后MCH板卡通过IPMI总线发送消息给AMC板卡请求获取其FRU信息，并通过IPMI总线送回MCH板卡，当获取的FRU信息核实通过后，MCH板卡再次通过控制I/O输出扩展模块(对应的寄存器位置1)，打开相应AMC板卡的负载电源12V，使AMC板卡上的其他芯片启动，此时，AMC板卡即启动成功。MCH板卡保存该槽位AMC板卡的相关信息，同时上报成功启动事件给上层，MCH板卡进入正常工作状态；当检测到某槽位AMC板卡不在位时，MCH板卡不进行任何处理，直接进入下一个槽位AMC板卡在位信息的检测。

2、AMC板卡热插拔事件的处理

参见附图3中所示的AMC板卡热插拔事件处理的流程，当某槽位的AMC板卡拔除时，监测线程(ps_check)将检测到该槽位AMC板卡不在位(但相关寄存器位为1)，MCH板卡首先清除该槽位AMC板卡之前保存的相关信息，然后通过I/O输出扩展模块(对应的寄存器位置0)，并依次关闭对应的管理电源3.3V和负载电源12V，同时上报该AMC板卡的拔除事件给上层，至此，AMC板卡拔除事件处理完毕；当某槽位的AMC板卡插入时，监测线程(ps_check)将检测到该槽位AMC板卡在位(但相关寄存器位为0)，MCH板卡通过控制I/O输出扩展模块(对应的寄存器位置1)，并打开相应AMC板卡的管理电源3.3V，使该槽位的AMC板卡启动，运行其管理程序，然后MCH板卡通过IPMI总线发送消息给AMC板卡请求获取其FRU信息，并通过IPMI总线送回MCH板卡，当获取的FRU信息核实通过后，MCH板卡再次通过控制I/O输出扩展模块(对应的寄存器位置1)，打开相应AMC板卡的负载电源12V，使AMC板卡上的其他芯片启动，此时，AMC板卡即启动成功。MCH板卡保存该槽位AMC板卡的相关信息，同时上报成功启动事件给上层，至此，AMC板卡插入事件处理完毕。

3、MicroTCA系统板卡的下电重启(复位)

参见附图3中所示的复位流程，MCH主卡收到上层进行复位的命令，命令包括对系统板卡复位、对某一AMC单板复位和对MCH板复位。

系统板卡复位：当整个系统需要进行复位时，首先，MCH主卡收到上层进行系统复位的命令，通过控制I/O输出扩展模块(对应的寄存器位置0)，关闭所有槽位上AMC板卡和MCH备卡的管理电源3.3V和负载电源12V，然后，启动MCH主卡的开门狗程序进行自身复位；

AMC单板复位：当系统对某一槽位的AMC板卡复位时，MCH主卡根据上层命令的具体参数，首先清除该槽位AMC板卡的相关信息，然后MCH主卡通过控制I/O输出扩展模块(对应的寄存器位置0)，关闭该槽位AMC板卡的管理电源3.3V和负载电源12V，最后等待监测线程(ps_check)检测到该槽位AMC板卡的在位信息(相关寄存器位为0)，进入AMC板卡的启动流程。

MCH板复位：当系统对MCH板进行重启时，先通过I2C对该MCH板背板上的负载电源寄存器进行清零操作，关闭12V负载电源，再启动该MCH板的开门狗，使其复位。

Claims (1)

1.一种基于MicroTCA系统的电源管理方法，所述的电源为3.3V管理电源和12V负载电源，包括对AMC板的启动和上电，热插拔事件处理，及板卡的下电重启，其特点在于：

(1)所述的AMC板的启动和上电包括如下步骤：

①主卡MCH检测各AMC板是否在位，对在位的AMC板，依据对应的槽位号通过I2C对其背板上的管理电源寄存器进行置位操作，并打开该AMC板的3.3V管理电源，完成该AMC板的启动；

②主卡MCH通过IPMI与该在位的AMC板进行通信，检测其FRU信息是否正确，若该信息正确，则依据对应的槽位号通过I2C对其背板上的负载电源寄存器进行置位操作，并打开该AMC板的12V负载电源，完成该AMC板的上电；若FRU信息不正确，返回步骤①；

(2)所述的AMC板的热插拔事件处理包括如下步骤：

检测AMC板是否在位，若在位，按上述(1)的步骤执行；否则执行AMC板的移除程序，并依据对应的槽位号通过I2C对其背板上的负载电源寄存器和管理电源寄存器进行清零操作，依次关闭12V负载电源和3.3V管理电源；

(3)所述的板卡的下电重启包括如下步骤：

主卡MCH接收上层的命令，若为对系统进行重启时，执行步骤①；为若对单板AMC板进行重启的命令时，执行步骤②；若为对MCH板进行重启时，执行步骤③；

①依据对应的槽位号通过I2C对背板上全部的AMC板的负载电源寄存器和管理电源寄存器进行清零操作，依次关闭各AMC板的12V负载电源和3.3V管理电源；再通过IPMI通知备卡MCH下电、重启，并开启主卡MCH的开门狗，使其复位；

②依据对应的槽位号通过I2C对其背板上的负载电源寄存器和管理电源寄存器进行清零操作，依次关闭该AMC板的12V负载电源和3.3V管理电源；

③先通过I2C对其背板上的负载电源寄存器进行清零操作，关闭12V负载电源，再启动该MCH板的开门狗，使其复位。

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