CN103473166A - 一种小型嵌入式系统板卡监控系统 - Google Patents

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本发明公开了一种小型嵌入式系统板卡监控系统，包括：板卡监控电路A（17）、板卡监控电路B（18）、板卡监控电路C（19）、扩展板卡监控电路（20）。BMC控制器A（4）、BMC控制器B（8）、BMC控制器C（12）和BMC控制器D（16）之间通过I2C总线双向连接。小型嵌入式系统板卡监控系统上电时，BMC控制器A（4）默认作为系统I2C测试维护总线的主设备，对系统内的电流、电压和温度进行监控。当主设备异常时，I2C测试维护总线的主设备将按相应顺序进行主从切换。本发明实现了系统状态监控及主丛切换，提高了系统的抗风险能力；适用于对系统稳定性、可靠性具有很高要求的场合。

Description

一种小型嵌入式系统板卡监控系统
 
技术领域
本发明涉及一种板卡监控系统，特别是一种小型嵌入式系统板卡监控系统。
背景技术
板卡监控系统主要用于监控系统是否正常运行，系统出现异常时能进行故障定位和主从切换。以往的板卡状态监控系统，包括：主控板卡、扩展板卡、主控板卡状态监测系统、温度监测与控制模块、电源管理模块、I2C控制器、CPU处理器、南桥。主控板卡上的状态监测系统采集本板卡和其他板卡上的电压、电流和温度信号，检测系统运行状态是否正常。但是以往的板卡监控系统体积较大多用于大型服务器不适用于小型嵌入式系统，而以往的小型嵌入式系统没有相应的板卡状态监控系统，不能有效的监控系统状态，主控板异常时无法实现备份板卡的切换，无法保证系统的持续可靠运行，不能适用于高可靠性应用领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型嵌入式系统板卡监控系统，解决传统小型嵌入式系统没有板卡监控系统以及主控板出现异常时系统便陷入瘫痪的问题。
一种小型嵌入式系统板卡监控系统，包括：板卡监控电路A、板卡监控电路B、板卡监控电路C和扩展板卡监控电路，其中板卡监控电路A包括：CPU处理器A、温度传感器A、电源管理芯片A和BMC控制器A；板卡监控电路B包括：CPU处理器B、温度传感器B、电源管理芯片B和BMC控制器B；板卡监控电路C包括：CPU处理器C、温度传感器C、电源管理芯片C和BMC控制器C；扩展板卡监控电路包括：DSP处理器、温度传感器D、电源管理芯片D和BMC控制器D。
BMC控制器A、BMC控制器B、BMC控制器C和BMC控制器D之间通过I2C总线双向连接，测试计算机分别与CPU处理器A、CPU处理器B和CPU处理器C通过以太网双向连接，测试计算机分别与BMC控制器A、BMC控制器B、BMC控制器C和BMC控制器D通过串口双向连接；在板卡监控电路A中，BMC控制器A与CPU处理器A通过串口双向连接，BMC控制器A分别与温度传感器A、电源管理芯片A通过I2C总线双向连接；在板卡监控电路B中， BMC控制器B与CPU处理器B通过串口双向连接，BMC控制器B分别与温度传感器B、电源管理芯片B通过I2C总线双向连接；在板卡监控电路C中，BMC控制器C与CPU处理器C通过串口双向连接，BMC控制器C分别与温度传感器C、电源管理芯片C通过I2C总线双向连接；在扩展板卡监控电路C中，BMC控制器D与DSP处理器通过串口双向连接，BMC控制器D分别与温度传感器D、电源管理芯片D通过I2C总线双向连接。
小型嵌入式系统板卡监控系统上电后，首先确定BMC控制器A、BMC控制器B、BMC控制器C和BMC控制器D的I2C地址，由BMC控制器A掌控系统I2C测试维护总线的控制权，BMC控制器B、BMC控制器C和BMC控制器D作为I2C测试维护总线上的从设备。在板卡监控电路A中，温度传感器A、电源管理芯片A持续对板卡输入电压、板卡输入电流和CPU处理器A的温度信号进行监测，并上报给BMC控制器A，由BMC控制器A判断电压是否在0到50V、电流是否在0到50A和温度是否在-50℃到+125℃的范围之内，当电压、电流或温度信号不在范围之内时，BMC控制器A将向电源管理模块A发送断电命令，使板卡断电。板卡监控电路B、板卡监控电路C和扩展板卡监控电路对电压、电流和温度信号的处理过程与板卡监控电路A对电压、电流和温度信号的处理过程相同。
小型嵌入式系统板卡监控系统正常启动后，在板卡监控电路A中，BMC控制器A不断接收CPU处理器A的持续心跳信号，BMC控制器A一方面对CPU处理器A开始周期性上报电压、电流和温度信息，另一方面经由I2C总线每隔0.3秒持续的向BMC控制器B和BMC控制器C发送“主设备正常工作”的指示消息，消息中携带I2C地址，申明BMC控制器A掌控系统I2C测试维护总线的控制权，BMC控制器B和BMC控制器C收到此消息后，保存当前主设备的I2C地址。在板卡监控电路B中，BMC控制器B不断接收CPU处理器B的持续心跳信号，当收到BMC控制器A掌控系统I2C测试维护总线控制权的信息后，BMC控制器B通过I2C总线周期性的将电压、电流和温度信息上报给BMC控制器A，然后再由BMC控制器A转发给CPU处理器A。在板卡监控电路C和扩展板卡监控电路对心跳信号和上报信息的处理过程与板卡监控电路B对心跳信号和上报信息的处理过程相同。
当CPU处理器A出现异常时，需要释放I2C总线的控制权。首先， BMC控制器B判断是否接收到CPU处理器B发送的心跳信号和BMC控制器C是否接收到CPU处理器C发送的心跳信号，若BMC控制器B或BMC控制器C没有收到心跳信号，则将BMC控制器B或BMC控制器C设置为I2C总线的从设备，不能掌控I2C测试维护总线的控制权；其次，BMC控制器掌控I2C测试维护总线控制权的顺序，遵循BMC控制器A到BMC控制器B到BMC控制器C的次序。当BMC控制器B在1秒内未收到BMC控制器A发出的“主设备正常工作”指示消息，且BMC控制器B接收到了CPU处理器B发送的心跳信号，则由BMC控制器B控制器掌控I2C测试维护总线的控制权，BMC控制器A释放I2C总线的控制权，在BMC控制器B控制器掌控I2C测试维护总线的控制权后，需每隔0.3秒向BMC控制器A和BMC控制器C发送“主设备正常工作”的指示消息，BMC控制器A和BMC控制器C得知当前BMC控制器B掌控I2C测试维护总线的控制权。当CPU处理器B出现异常时，则切换I2C总线的控制权到BMC控制器C，其处理过程与I2C总线的控制权由BMC控制器A切换到BMC控制器B相同。
当CPU处理器A、CPU处理器B和CPU处理器C工作状态都异常时，最后掌控I2C测试维护总线控制权的BMC控制器，需要完成系统重启的任务，当前BMC控制器在复位本板卡的同时也发送重启命令给另外两个BMC控制器，从而完成重启任务。重启系统后，依然由BMC控制器A掌控系统I2C测试维护总线的控制权。
本发明实现了系统状态监控及主丛切换，使得系统能够应对某块甚至某几块主板异常的情况，提高了系统的抗风险能力；适用于对系统稳定性、可靠性具有很高要求的场合。
附图说明
图1  一种小型嵌入式系统板卡监控系统的结构示意图。
1.CPU处理器A   2.温度传感器A   3.电源管理芯片A   4.BMC控制器A  5.CPU处理器B  6.温度传感器B   7.电源管理芯片B   8.BMC控制器B  9.CPU处理器C  10.温度传感器C  11.电源管理芯片C 12.BMC控制器C  13.DSP处理器  14.温度传感器D 15.电源管理芯片D  16.BMC控制器D      17.板卡监控电路A      18.板卡监控电路B     19.板卡监控电路C  20.扩展板卡监控电路。
具体实施方式
一种小型嵌入式系统板卡监控系统，包括：板卡监控电路A17、板卡监控电路B18、板卡监控电路C19和扩展板卡监控电路20，其中板卡监控电路A17包括：CPU处理器A1、温度传感器A2、电源管理芯片A3和BMC控制器A4；板卡监控电路B18包括：CPU处理器B5、温度传感器B6、电源管理芯片B7和BMC控制器B8；板卡监控电路C19包括：CPU处理器C9、温度传感器C10、电源管理芯片C11和BMC控制器C12；扩展板卡监控电路20包括：DSP处理器13、温度传感器D14、电源管理芯片D15和BMC控制器D16。
BMC控制器A4、BMC控制器B8、BMC控制器C12和BMC控制器D16之间通过I2C总线双向连接，测试计算机分别与CPU处理器A1、CPU处理器B5和CPU处理器C9通过以太网双向连接，测试计算机分别与BMC控制器A4、BMC控制器B8、BMC控制器C12和BMC控制器D16通过串口双向连接；在板卡监控电路A17中，BMC控制器A4与CPU处理器A1通过串口双向连接，BMC控制器A4分别与温度传感器A2、电源管理芯片A3通过I2C总线双向连接；在板卡监控电路B18中， BMC控制器B8与CPU处理器B5通过串口双向连接，BMC控制器B8分别与温度传感器B6、电源管理芯片B7通过I2C总线双向连接；在板卡监控电路C19中，BMC控制器C12与CPU处理器C9通过串口双向连接，BMC控制器C12分别与温度传感器C10、电源管理芯片C11通过I2C总线双向连接；在扩展板卡监控电路20C19中，BMC控制器D16与DSP处理器13通过串口双向连接，BMC控制器D16分别与温度传感器D14、电源管理芯片D15通过I2C总线双向连接。
小型嵌入式系统板卡监控系统上电后，首先确定BMC控制器A4、BMC控制器B8、BMC控制器C12和BMC控制器D16的I2C地址，由BMC控制器A4掌控系统I2C测试维护总线的控制权，BMC控制器B8、BMC控制器C12和BMC控制器D16作为I2C测试维护总线上的从设备。在板卡监控电路A17中，温度传感器A2、电源管理芯片A3持续对板卡输入电压、板卡输入电流和CPU处理器A1的温度信号进行监测，并上报给BMC控制器A4，由BMC控制器A4判断电压是否在0到50V、电流是否在0到50A和温度是否在-50℃到+125℃的范围之内，当电压、电流或温度信号不在范围之内时，BMC控制器A4将向电源管理模块A发送断电命令，使板卡断电。板卡监控电路B18、板卡监控电路C19和扩展板卡监控电路20对电压、电流和温度信号的处理过程与板卡监控电路A17对电压、电流和温度信号的处理过程相同。
小型嵌入式系统板卡监控系统正常启动后，在板卡监控电路A17中，BMC控制器A4不断接收CPU处理器A1的持续心跳信号，BMC控制器A4一方面对CPU处理器A1开始周期性上报电压、电流和温度信息，另一方面经由I2C总线每隔0.3秒持续的向BMC控制器B8和BMC控制器C12发送“主设备正常工作”的指示消息，消息中携带I2C地址，申明BMC控制器A4掌控系统I2C测试维护总线的控制权，BMC控制器B8和BMC控制器C12收到此消息后，保存当前主设备的I2C地址。在板卡监控电路B18中，BMC控制器B8不断接收CPU处理器B5的持续心跳信号，当收到BMC控制器A4掌控系统I2C测试维护总线控制权的信息后，BMC控制器B8通过I2C总线周期性的将电压、电流和温度信息上报给BMC控制器A4，然后再由BMC控制器A4转发给CPU处理器A1。在板卡监控电路C19和扩展板卡监控电路20对心跳信号和上报信息的处理过程与板卡监控电路B18对心跳信号和上报信息的处理过程相同。
当CPU处理器A1出现异常时，需要释放I2C总线的控制权。首先， BMC控制器B8判断是否接收到CPU处理器B5发送的心跳信号和BMC控制器C12是否接收到CPU处理器C9发送的心跳信号，若BMC控制器B8或BMC控制器C12没有收到心跳信号，则将BMC控制器B8或BMC控制器C12设置为I2C总线的从设备，不能掌控I2C测试维护总线的控制权；其次，BMC控制器掌控I2C测试维护总线控制权的顺序，遵循BMC控制器A4到BMC控制器B8到BMC控制器C12的次序。当BMC控制器B8在1秒内未收到BMC控制器A4发出的“主设备正常工作”指示消息，且BMC控制器B8接收到了CPU处理器B5发送的心跳信号，则由BMC控制器B8控制器掌控I2C测试维护总线的控制权，BMC控制器A4释放I2C总线的控制权，在BMC控制器B8控制器掌控I2C测试维护总线的控制权后，需每隔0.3秒向BMC控制器A4和BMC控制器C12发送“主设备正常工作”的指示消息，BMC控制器A4和BMC控制器C12得知当前BMC控制器B8掌控I2C测试维护总线的控制权。当CPU处理器B5出现异常时，则切换I2C总线的控制权到BMC控制器C12，其处理过程与I2C总线的控制权由BMC控制器A4切换到BMC控制器B8相同。
当CPU处理器A1、CPU处理器B5和CPU处理器C9工作状态都异常时，最后掌控I2C测试维护总线控制权的BMC控制器，需要完成系统重启的任务，当前BMC控制器在复位本板卡的同时也发送重启命令给另外两个BMC控制器，从而完成重启任务。重启系统后，依然由BMC控制器A4掌控系统I2C测试维护总线的控制权。

Claims (1)

1.一种小型嵌入式系统板卡监控系统，其特征在于包括：板卡监控电路A（17）、板卡监控电路B（18）、板卡监控电路C（19）和扩展板卡监控电路（20），所述板卡监控电路A（17）包括：CPU处理器A（1）、温度传感器A（2）、电源管理芯片A（3）和BMC控制器A（4）；板卡监控电路B（18）包括：CPU处理器B（5）、温度传感器B（6）、电源管理芯片B（7）和BMC控制器B（8）；板卡监控电路C（19）包括：CPU处理器C（9）、温度传感器C（10）、电源管理芯片C（11）和BMC控制器C（12）；扩展板卡监控电路（20）包括：DSP处理器（13）、温度传感器D（14）、电源管理芯片D（15）和BMC控制器D（16）；
BMC控制器A（4）、BMC控制器B（8）、BMC控制器C（12）和BMC控制器D（16）之间通过I2C总线双向连接，测试计算机分别与CPU处理器A（1）、CPU处理器B（5）和CPU处理器C（9）通过以太网双向连接，测试计算机分别与BMC控制器A（4）、BMC控制器B（8）、BMC控制器C（12）和BMC控制器D（16）通过串口双向连接；在板卡监控电路A（17）中，BMC控制器A（4）与CPU处理器A（1）通过串口双向连接，BMC控制器A（4）分别与温度传感器A（2）、电源管理芯片A（3）通过I2C总线双向连接；在板卡监控电路B（18）中， BMC控制器B（8）与CPU处理器B（5）通过串口双向连接，BMC控制器B（8）分别与温度传感器B（6）、电源管理芯片B（7）通过I2C总线双向连接；在板卡监控电路C（19）中，BMC控制器C（12）与CPU处理器C（9）通过串口双向连接，BMC控制器C（12）分别与温度传感器C（10）、电源管理芯片C（11）通过I2C总线双向连接；在扩展板卡监控电路（20）C（19）中，BMC控制器D（16）与DSP处理器（13）通过串口双向连接，BMC控制器D（16）分别与温度传感器D（14）、电源管理芯片D（15）通过I2C总线双向连接；
小型嵌入式系统板卡监控系统上电后，首先确定BMC控制器A（4）、BMC控制器B（8）、BMC控制器C（12）和BMC控制器D（16）的I2C地址，由BMC控制器A（4）掌控系统I2C测试维护总线的控制权，BMC控制器B（8）、BMC控制器C（12）和BMC控制器D（16）作为I2C测试维护总线上的从设备；在板卡监控电路A（17）中，温度传感器A（2）、电源管理芯片A（3）持续对板卡输入电压、板卡输入电流和CPU处理器A（1）的温度信号进行监测，并上报给BMC控制器A（4），由BMC控制器A（4）判断电压是否在0到50V、电流是否在0到50A和温度是否在-50℃到+125℃的范围之内，当电压、电流或温度信号不在范围之内时，BMC控制器A（4）将向电源管理模块A发送断电命令，使板卡断电；板卡监控电路B（18）、板卡监控电路C（19）和扩展板卡监控电路（20）对电压、电流和温度信号的处理过程与板卡监控电路A（17）对电压、电流和温度信号的处理过程相同；
小型嵌入式系统板卡监控系统正常启动后，在板卡监控电路A（17）中，BMC控制器A（4）不断接收CPU处理器A（1）的持续心跳信号，BMC控制器A（4）一方面对CPU处理器A（1）开始周期性上报电压、电流和温度信息，另一方面经由I2C总线每隔0.3秒持续的向BMC控制器B（8）和BMC控制器C（12）发送“主设备正常工作”的指示消息，消息中携带I2C地址，申明BMC控制器A（4）掌控系统I2C测试维护总线的控制权，BMC控制器B（8）和BMC控制器C（12）收到此消息后，保存当前主设备的I2C地址；在板卡监控电路B（18）中，BMC控制器B（8）不断接收CPU处理器B（5）的持续心跳信号，当收到BMC控制器A（4）掌控系统I2C测试维护总线控制权的信息后，BMC控制器B（8）通过I2C总线周期性的将电压、电流和温度信息上报给BMC控制器A（4），然后再由BMC控制器A（4）转发给CPU处理器A（1）；在板卡监控电路C（19）和扩展板卡监控电路（20）对心跳信号和上报信息的处理过程与板卡监控电路B（18）对心跳信号和上报信息的处理过程相同；
当CPU处理器A（1）出现异常时，需要释放I2C总线的控制权；首先， BMC控制器B（8）判断是否接收到CPU处理器B（5）发送的心跳信号和BMC控制器C（12）是否接收到CPU处理器C（9）发送的心跳信号，若BMC控制器B（8）或BMC控制器C（12）没有收到心跳信号，则将BMC控制器B（8）或BMC控制器C（12）设置为I2C总线的从设备，不能掌控I2C测试维护总线的控制权；其次，BMC控制器掌控I2C测试维护总线控制权的顺序，遵循BMC控制器A（4）到BMC控制器B（8）到BMC控制器C（12）的次序；当BMC控制器B（8）在1秒内未收到BMC控制器A（4）发出的“主设备正常工作”指示消息，且BMC控制器B（8）接收到了CPU处理器B（5）发送的心跳信号，则由BMC控制器B（8）控制器掌控I2C测试维护总线的控制权，BMC控制器A（4）释放I2C总线的控制权，在BMC控制器B（8）控制器掌控I2C测试维护总线的控制权后，需每隔0.3秒向BMC控制器A（4）和BMC控制器C（12）发送“主设备正常工作”的指示消息，BMC控制器A（4）和BMC控制器C（12）得知当前BMC控制器B（8）掌控I2C测试维护总线的控制权；当CPU处理器B（5）出现异常时，则切换I2C总线的控制权到BMC控制器C（12），其处理过程与I2C总线的控制权由BMC控制器A（4）切换到BMC控制器B（8）相同；
当CPU处理器A（1）、CPU处理器B（5）和CPU处理器C（9）工作状态都异常时，最后掌控I2C测试维护总线控制权的BMC控制器，需要完成系统重启的任务，当前BMC控制器在复位本板卡的同时也发送重启命令给另外两个BMC控制器，从而完成重启任务；重启系统后，依然由BMC控制器A（4）掌控系统I2C测试维护总线的控制权。
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