CN102662903A - 一种通过cpld或fpga实现pcie设备热插拔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过CPLD或FPGA实现PCIE设备热插拔的方法,硬件系统：包括PCIEHOST、CPLD/FPGA、PCIEHOT-PLUGCONTROLLER、PCIE插槽共同搭建系统硬件平台，其中：PCIEHOST下面挂接多个PCA9555功能模块，通过PCA9555功能模块，在CPLD/FPGA内部模拟实现SMBUS转GPIO的功能；通过地址A2、A1、A0区分不同的PCA9555；PCIEHOST与PCA9555通过SMBUS相互通信；把计算机系统的时序控制和PCIE设备热插拔控制整合到一起，用可编程逻辑器件CPLD/FPGA实现PCA9555的功能。这样，就不用使用PCA9555芯片，减少器件的使用，降低系统成本，降低功耗，节省板卡空间，使得计算机系统更加低功耗，可靠、稳定、可扩展性提高。

Description

一种通过CPLD或FPGA实现PCIE设备热插拔的方法

技术领域

本发明涉及一种计算机应用技术领域, 具体地说是一种通过CPLD或FPGA实现PCIE设备热插拔的方法。 

背景技术

PCIE设备的热插拔，对提高计算机系统的Reliability, Availability, Serviceability (RAS)有着重要作用。之前的热插拔系统由PCIE HOST、PCA9555、PCIE Hot-Plug Controller实现。 

每个PCIE HOST下面最多可以挂九个可以热插拔的PCIE设备，大型计算机系统中，有多个PCIE HOST。这样，有多个要热插拔的PCIE，就得用很多个PCA9555芯片。不仅所用器件多，成本大，功耗高；而且占很大的板卡空间。不利于系统的小型化，低成本化，低功耗化。 

传统平台中，PCIE热插拔的时候，P12V、P3V3断电，而P3V3_STBY电依然存在。热插拔是在带电的情况下进行的。有烧坏PCIE设备的风险。故需优化。 

传统平台中，是在计算机系统运行中，通过按按钮去通知系统需要热插拔PCIE设备。设计时，需要在计算机硬件板卡上添加热插拔按钮，增加成本。操作时，需要对计算机进行带电开箱操作。操作不便，不安全。 

发明内容

本发明的目的是提供一种通过CPLD或FPGA实现PCIE设备热插拔的方法。 

硬件系统：包括PCIE HOST、CPLD/FPGA、PCIE HOT-PLUG CONTROLLER、PCIE插槽共同搭建系统硬件平台，其中： 

PCIE HOST下面挂接多个PCA9555功能模块，通过PCA9555功能模块，在CPLD/FPGA内部模拟实现SMBUS转GPIO的功能；通过地址A2、A1、A0区分不同的PCA9555 ；PCIE HOST与PCA9555通过SMBUS相互通信；

IIC/SMBUS CONTROL模块：在写操作时，负责从SMBUS上读取8bit的串行数据，传送给INPUT/OUTPUT PORT，在读操作时，负责把INPUT/OUTPUT PORT的信息转换成8bit 的串行数据，通过SMBUS传送给PCIE HOST，INPUT/OUTPUT PORT中 8 byte的register有着各自不同的功能，

 P3V3_STBY_EN MODE:对PCIE设备的P3V3_STBY电进行控制，完成在不插卡及在PCIE设备的P12V、P3V3掉电情况下，去掉P3V3_STBY电，实现不带电热插拔，而在P12V、P3V3上电时，P3V3_STBY正常供电，实现PCIE设备正常工作；

BMC_CONTROL:BMC向CPLD/FPGA发送热移除或热添加命令，CPLD/FPGA检测到命令以后，模拟一个低脉冲按钮的功能，使PWR_SW# bit置0；

操作过程如下：

热移除设备操作：

1）在开机以后，在OS下。用户按下ATTN（注意）按钮，或BMC发出热插拔命令给CPLD/FPGA，表示将热移除PCIE,PWR_SW# bit置0；

2）引发中断，通过SMBUS通知系统有热插拔动作发生；

3）系统试图断开与该PCIE设备的信息传递，并将其从PCIE总线上卸除；

4）如果卸载成功，系统将PWR EN 置0，关闭PCIE设备的P3V3，P12V电压；

5）PCIE设备的电压P3V3，P12V关闭以后，P12V_PWRGD为低，关闭P3V3_STBY；

6）Present Pin侦测PCIE插槽是否存在设备，侦测不存在PRSNT# bit置1；

热添加设备操作：

1）把PCIE设备卡插入未上电的PCIE插槽；

2）侦测PCIE插槽是否存在设备，侦测存在, P3V3_STBY_EN置高开启P3V3_STBY；

3）进入OS以后，用户按下ATTN（注意）按钮，或BMC发出热插拔命令给CPLD/FPGA，表示发生热添加事件，PWR_SW# bit置0；

4）通过SMBUS，通知系统PCIE HOST有热插拔动作发生；

5）PWR EN信号置高,给PCIE设备供电P12V、P3V3；

6）重新列举PCI总线器件，发现新设备时，给相应驱动器加载，然后初始化该设备并准备处理相应I/O设备。

本发明的有益效果是：PCIE热插拔，可以有效的避免因更换、添加系统硬件而需关机计算机系统的情况，对于提高系统的可靠性 、可用性、实用性以及可扩展性有着重要的意义。 

针对技术背景中提到的缺陷，把计算机系统的时序控制和PCIE设备热插拔控制整合到一起，用可编程逻辑器件CPLD/FPGA实现PCA9555的功能。这样，就不用使用PCA9555芯片，减少器件的使用，降低系统成本，降低功耗，节省板卡空间，使得计算机系统更加低功耗，可靠、稳定、可扩展性提高。 

本发明的目的是按以下方式实现的，增加对PCIE设备P3V3_STBY的控制，使PCIE可在完全不带电的情况下热插拔。 

采用BMC(基板管理控制器)向CPLD/FPGA发送命令去实现热插拔，可实现远程控制PCIE的热插拔，操作方便、快捷，安全。 

1、用可编程逻辑器件CPLD/FPGA去实现PCIE设备热插拔功能。减少系统中PCA9555或PCA9554芯片的使用(以下所有的PCA9555代指PCA9555或PCA9554)。减少硬件成本，减少硬件系统所占板卡空间，降低系统功耗。还可以通过修改代码，改变、添加热插拔的相关功能，能对系统不断改进，具有可塑性、可扩展性； 

2、传统平台中，PCIE设备热插拔时，P12V、P3V3断电，而 P3V3_STBY电依然存在。热插拔是在带电的情况下进行的，有烧坏PCIE设备的风险。针对该问题，对系统进行改进，实现在完全不带电情况下热插拔PCIE设备；

3、PCIE的热插拔操作，可通过两种方式实现。一是在计算机机体上按按钮去通知系统，需要热插拔PCIE设备。二是通过BMC(基板管理控制器)向CPLD/FPGA发送命令去实现热插拔，采用这种方法，可实现PCIE热插拔的远程操作。

附图说明

图1是系统结构如图； 

图2是功能框图；

图3是写操作流程图；

图4是读操作流程图。

具体实施方式

参照说明书附图对本发明的方法作以下详细地说明： 

（1）硬件系统：由PCIE HOST、CPLD/FPGA、PCIE HOT-PLUG CONTROLLER、PCIE插槽按照图2搭建系统硬件平台；

（2）模块介绍

PCA9555：根据PCA9555功能。在CPLD/FPGA内部模拟实现SMBUS转GPIO的功能。功能框图如图2所示：

PCIE HOST下面挂接多个PCA9555，通过地址A2、A1、A0区分不同的PCA9555 。PCIE HOST与PCA9555通过SMBUS相互通信。IIC/SMBUS CONTROL模块：在写操作时，负责从SMBUS上读取8bit的串行数据，传送给INPUT/OUTPUT PORT。在读操作时，负责把INPUT/OUTPUT PORT的信息转换成8bit 的串行数据，通过SMBUS传送给PCIE HOST。INPUT/OUTPUT PORT中 8 byte的register有着各自不同的功能，描述如下表：

Register	功能	描述
			0	Input Port 0	Port 0输入数据缓存
1	Input Port 1	Port 1输入数据缓存
			2	Output Port 0	Port 0输出数据缓存
3	Output Port 1	Port 1输出数据缓存
			4	Polarity Inversion Port 0	Port 0极性转换:0->1,1->0
5	Polarity Inversion Port 1	Port 1极性转换:0->1,1->0
			6	Configuration Port 0	决定8 bit 的Port 0数据是INPUT还是OUTPUT
7	Configuration Port 1	决定8 bit 的Port 1数据是INPUT还是OUTPUT

P3V3_STBY_EN MODE:对PCIE设备的P3V3_STBY电进行控制，完成在不插卡及在PCIE设备的P12V、P3V3掉电情况下，去掉P3V3_STBY电，实现不带电热插拔。而在P12V、P3V3上电时，P3V3_STBY正常供电，实现PCIE设备正常工作。逻辑控制状态图3如下。

BMC向CPLD/FPGA发送一个热移除（热添加）命令，CPLD/FPGA检测到以后，模拟一个低脉冲按钮的功能，使PWR_SW# bit置0。 

实施例

热移除设备

1. 在开机以后，在OS下。用户按下ATTN（注意）按钮，或BMC发出热插拔命令给CPLD/FPGA，表示将热移除PCIE,PWR_SW# bit置0;

2. 引发中断，通过SMBUS通知系统有热插拔动作发生;

3. 系统试图断开与该PCIE设备的信息传递，并将其从PCIE总线上卸除；

4. 如果卸载成功，系统将PWR EN 置0，关闭PCIE设备的P3V3，P12V电压；

5. PCIE设备的电压P3V3，P12V关闭以后，P12V_PWRGD为低，关闭P3V3_STBY；

6. Present Pin侦测PCIE插槽是否存在设备，侦测不存在PRSNT# bit置1。

热添加设备

1. 把PCIE设备卡插入未上电的PCIE插槽；

2. 侦测PCIE插槽是否存在设备，侦测存在, P3V3_STBY_EN置高开启P3V3_STBY；

3. 进入OS以后，用户按下ATTN（注意）按钮，或BMC发出热插拔命令给CPLD/FPGA，表示发生热添加事件，PWR_SW# bit置0；

4. 通过SMBUS，通知系统PCIE HOST有热插拔动作发生；

5. PWR EN信号置高,给PCIE设备供电P12V、P3V3；

6. 重新列举PCI总线器件，发现新设备时，给相应驱动器加载，然后初始化该设备并准备处理相应I/O设备。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。 

Claims (2)

1.一种通过CPLD或FPGA实现PCIE设备热插拔的方法, 其特征在于硬件系统：包括PCIE HOST、CPLD/FPGA、PCIE HOT-PLUG CONTROLLER、PCIE插槽共同搭建系统硬件平台，其中：

PCIE HOST下面挂接多个PCA9555功能模块，通过PCA9555功能模块，在CPLD/FPGA内部模拟实现SMBUS转GPIO的功能；通过地址A2、A1、A0区分不同的PCA9555 ；PCIE HOST与PCA9555通过SMBUS相互通信；

IIC/SMBUS CONTROL模块：在写操作时，负责从SMBUS上读取8bit的串行数据，传送给INPUT/OUTPUT PORT，在读操作时，负责把INPUT/OUTPUT PORT的信息转换成8bit 的串行数据，通过SMBUS传送给PCIE HOST，INPUT/OUTPUT PORT中 8 byte的register有着各自不同的功能，

 P3V3_STBY_EN MODE:对PCIE设备的P3V3_STBY电进行控制，完成在不插卡及在PCIE设备的P12V、P3V3掉电情况下，去掉P3V3_STBY电，实现不带电热插拔，而在P12V、P3V3上电时，P3V3_STBY正常供电，实现PCIE设备正常工作；

BMC_CONTROL:BMC向CPLD/FPGA发送热移除或热添加命令，CPLD/FPGA检测到命令以后，模拟一个低脉冲按钮的功能，使PWR_SW# bit置0；

操作过程如下：

热移除设备操作：

1）在开机以后，在OS下。

2.用户按下ATTN（注意）按钮，或BMC发出热插拔命令给CPLD/FPGA，表示将热移除PCIE,PWR_SW# bit置0；

2）引发中断，通过SMBUS通知系统有热插拔动作发生；

3）系统试图断开与该PCIE设备的信息传递，并将其从PCIE总线上卸除；

4）如果卸载成功，系统将PWR EN 置0，关闭PCIE设备的P3V3，P12V电压；

5）PCIE设备的电压P3V3，P12V关闭以后，P12V_PWRGD为低，关闭P3V3_STBY；

6）Present Pin侦测PCIE插槽是否存在设备，侦测不存在PRSNT# bit置1；

热添加设备操作：

1）把PCIE设备卡插入未上电的PCIE插槽；

2）侦测PCIE插槽是否存在设备，侦测存在, P3V3_STBY_EN置高开启P3V3_STBY；

3）进入OS以后，用户按下ATTN（注意）按钮，或BMC发出热插拔命令给CPLD/FPGA，表示发生热添加事件，PWR_SW# bit置0；

4）通过SMBUS，通知系统PCIE HOST有热插拔动作发生；

5）PWR EN信号置高,给PCIE设备供电P12V、P3V3；

6）重新列举PCI总线器件，发现新设备时，给相应驱动器加载，然后初始化该设备并准备处理相应I/O设备。

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