CN103678248A - 一种fpga阵列设备管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FPGA阵列设备管理系统，包括硬件设备(通用处理器、BMC、通信总线、电源控制器、风扇控制器、可调时钟、电子开关、温度传感器等，其中通用处理器和BMC为本系统的核心，其它为可选配件)和管理软件；各硬件设备间通过印制电路板上的导线或者机箱内的排线相连。管理软件运行在通用处理器上。使用者通过网络接口访问管理系统，完成对FPGA阵列的远程管理。本发明可以有效的管理单个机箱内的FPGA阵列，与现有技术相比，该系统大大简化了单机箱内FPGA阵列的管理方法，提高了单机箱内的FPGA阵列上应用开发的效率。

Description

一种FPGA阵列设备管理系统

技术领域

本发明涉及一种FPGA阵列设备管理系统。包括电源管理、散热管理、健康管理、FPGA烧录、机箱内置器件管理等多种功能。

背景技术

FPGA：即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。可以通过向其内部的静态存储单元加载编程数据来实现其内部逻辑的建立和更新。

BMC：基板管理控制器，主要用于服务器的管理。

管理系统：由硬件设备和管理软件两部分组成，共同完成对某个设备或平台的管理功能。

现有FPGA设备在管理上存在下述不足：

1、FPGA随系统上电而启动，无独立的电源和功耗控制。

2、开发系统中FPGA通常以裸设备的方式提供，需要通过手动设置跳线或拨码开关来进行配置，操作繁琐。工业系统中，FPGA功能固定，通常无专门的管理系统，亦无法快速更改FPGA内部逻辑。

3、对FPGA的镜像加载和管理操作大都要在本地进行，不方便使用。

4、FPGA通常作为机箱内的一个从属设备而存在，无单独的散热和健康管理。

5、FPGA外部输入时钟频率固定，限制了FPGA的应用范围。

6、一台设备内的FPGA同一时刻通常只能由一个用户来进行管理和使用，无法多用户共享。

因此，我们设计并实现了这套专门针对FPGA阵列设备的管理系统。

发明内容

为克服现有技术的不足，特提供一种FPGA阵列设备管理系统。技术方案如下：

一种FPGA阵列设备管理系统，包括硬件设备和管理软件两部分。硬件设备包括通用处理器、BMC、通信总线、电源控制器、风扇控制器、可调时钟、电子开关、温度传感器等，其中通用处理器和BMC为本系统的核心，其它为可选配件。各硬件设备间通过印制电路板上的导线或者机箱内的排线相连。管理软件运行在通用处理器上，负责数据的逻辑处理。系统工作内容如下：

a.电源控制模块感知系统电源状态(包括是否上电、电压、电流、功耗等信息)，并上报给BMC和管理软件。同时，电源控制模块接收管理软件和BMC发来的指令，对各FPGA实现上电、下电、复位等操作。

b.风扇控制器感知当前风扇状况并上报至BMC和管理软件，同时根据管理软件和BMC发来的指令即时调节风扇转速。

c.温度传感器感知各FPGA温度，并上报至BMC和管理软件。

d.管理软件和BMC接受各种上报数据，并进行相应处理，如生成报警信息、更改风扇转速等。

e.管理软件和BMC接收管理人员或上层管理系统发来的命令，解析并向相应的设备发送控制指令，完成对系统的控制操作。

f.管理软件接收配置指令，将指定的镜像文件加载至指定FPGA内部的静态存储器中，完成对FPGA的在线配置。同时提供虚拟cable接口，进而实现对FPGA的远程调试功能。

g.可调时钟接收管理软件和BMC指令，生成指定频率的时钟，供FPGA使用。

h.管理系统可以根据需求动态的控制系统内部各器件的电源开关状态，从而实现功耗的最优化。

i.管理系统通过网络提供对外编程接口，从而可以实现系统远程管理。

j.管理系统同时提供命令行和Web操作页面，供管理人员使用。

k.管理系统部分兼容IPMI 2.0规范。

1.BMC可以脱离通用处理器独立工作，提供系统的部分管理功能。

m.系统中的所有FPGA的均可以独立工作和控制。某个FPGA的工作即上电状态不会对其它FPGA产生影响。

附图说明

图1为本系统的系统架构框图

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。但本实施方式不应看作是对本发明的限制。

如图1所示，一种FPGA阵列设备管理系统，包括通用处理器、BMC、电源管理模块、风扇控制模块、可调时钟、温度传感器等。系统对外提供以太网接口。各模块通过印制板上的导线互连。

BMC工作在StandBy电压下，电源接通后BMC开始工作。当BMC接收到远程开机命令或开机按钮事件时开启系统主电源。系统主电源开启后，ATOM将自动启动，同时电源管理模块、风扇控制模块、可调时钟、温度传感器开始工作。电源管理模块采集电源信息并执行电源控制操作，风扇模块采集风扇信息和设定风扇转速，可调时钟为FPGA提供时钟输入，温度传感器采集温度信息，所有信息经由通信总线传至BMC，然后由BMC解析后上报到ATOM模块。同时，BMC根据温度信息生成设置转速命令，并发送给风扇控制器完成风扇的自动调速。BMC接收ATOM传来的控制命令，解析并成成设备控制指令，然后发送给各个设备完成设备控制功能。

用户或上层管理系统可以由网络将FPGA镜像文件传至ATOM，然后由ATOM通过配置总线完成对FPGA的配置。用户也可以通过网络加载ATOM提供的虚拟Cable来对FPGA进行调试操作。

用户通过终端设备上的浏览器来访问本系统。上层管理系统通过给出的网络编程接口来访问本系统。由于所有管理操作都可以通过网络进行，本系统可以提供多个使用者异地共享FPGA设备的能力。

Claims (3)

1.一种FPGA阵列设备管理系统，包括硬件设备(通用处理器、BMC、通信总线、电源控制器、风扇控制器、可调时钟、电子开关、温度传感器等，其中通用处理器和BMC为本系统的核心，其它为可选配件)和管理软件；其特征在于用户通过网络访问运行在通用处理器上的管理软件，管理软件通过通信总线与BMC通信完成对机箱内的电源管理、散热管理和健康管理。管理软件通过配置总线完成对FPGA镜像加载。管理系统可以由多用户同时远程访问。

2.根据权利1要求所述的通用处理器及管理软件，其特征在于：管理软件运行在通用处理器之上。通用处理器通过以太网口与远程用户(使用人员和上层管理系统)进行通信(同时也提供本地显示和操作接口)。通用处理器通过配置总线与机箱内的FPGA相连。通用处理器通过通信总线与BMC相连。

3.根据权利1要求所述的BMC，其特征在于：兼容IPMI1.5规范，采用了大量的OEM命令集来完成对FPGA的控制和管理功能。BMC通过通信总线与通用处理器相连；BMC通过GPIO和低速总线与电源控制器、风扇控制器、可调时钟、电子开关、温度传感器相连。

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