CN105334920A - 一种pcie通用信号交换板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PCIE通用信号交换板，包括PCIE交换芯片、POWERPC处理器、可编程逻辑器件、串口、RJ-45连接器、微控制器、物理层芯片和非易失闪存，所述POWERPC处理器分别连接可编程逻辑器件、PCIE交换芯片、串口和物理层芯片，物理层芯片还分别连接RJ-45连接器和连接器6，可编程逻辑器件还连接非易失闪存，PCIE交换芯片还分别连接连接器1~6。本发明PCIE通用信号交换板具有以下优点：1.使用1个96路PCIE？3.0交换芯片，提供最大1536Gbps带宽；2.通过实现两种不同的工作模式，使板卡既能作为系统的控制、交换中心，也能成为整个系统对外的接口，扩展了使用范围。

Description

一种PCIE通用信号交换板

技术领域

本发明涉及一种信号交换板，具体是一种PCIE通用信号交换板。

背景技术

嵌入式系统是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。

随着嵌入式系统在工业领域中得到越来越广泛的利用，在网络通讯、数据中心等应用环境下，对嵌入式系统数据带宽的需求正在成倍提高。

在高性能嵌入式领域，如网络通信、高速数据存储等应用，经常采用星形连接，将系统内所有板卡连接到一个交换节点上，利用节点上的非阻塞交换开关实现系统内任意两点间的数据交换。而随着数据通道带宽的提高，交换节点的性能成为了决定系统表现的关键因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PCIE通用信号交换板，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种PCIE通用信号交换板，包括PCIE交换芯片、POWERPC处理器、可编程逻辑器件、串口、RJ-45连接器、微控制器、物理层芯片和非易失闪存，所述POWERPC处理器分别连接可编程逻辑器件、PCIE交换芯片、串口和物理层芯片，物理层芯片还分别连接RJ-45连接器和连接器6，可编程逻辑器件还连接非易失闪存，PCIE交换芯片还分别连接连接器1~6。

作为本发明的优选方案：所述PCIE交换芯片的型号为96路PCIE交换芯片PEX8796。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明PCIE通用信号交换板具有以下优点：1.使用1个96路PCIE3.0交换芯片，提供最大1536Gbps带宽；2.通过实现两种不同的工作模式，使板卡既能作为系统的控制、交换中心，也能成为整个系统对外的接口，扩展了使用范围。

附图说明

图1为PCIE通用信号交换板的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种PCIE通用信号交换板，包括PCIE交换芯片、POWERPC处理器、可编程逻辑器件、串口、RJ-45连接器、微控制器、物理层芯片和非易失闪存，所述POWERPC处理器分别连接可编程逻辑器件、PCIE交换芯片、串口和物理层芯片，物理层芯片还分别连接RJ-45连接器和连接器6，可编程逻辑器件还连接非易失闪存，PCIE交换芯片还分别连接连接器1~6。

作为本发明的优选方案：所述PCIE交换芯片的型号为96路PCIE交换芯片PEX8796。

本发明的工作原理是：PCIE通用信号交换板的核心为一个96路PCIE交换芯片，PEX8796。PEX8796为最新一代PCIE3.0交换芯片，提供96路8Gbps无阻塞交换，最高带宽达1536Gbps。PEX8796支持NT（非透明桥模式）和VirtualSwitch模式，最大支持4个上行端口。

PEX8796在交换板独立运行时由板上的MC8640D作为RootComplex，控制PCIE树上的其余器件。MC8640D为PowerPC架构，内含两个e500内核，最高主频1.25GHz。当交换板连接外部上位机时，由上位机作为RootComplex控制其余EndPoint。

CPU的上电配置由一个连接其LocalBus的FPGA控制，这个FPGA被称为OBC。OBC同时也控制CPU及其他芯片的复位、使能信号，对整个处理板的运行进行控制并监视其运行状态。

处理板的电源监控、温度监视等底层功能由一个MCU完成，这个MCU被称为BMC。BMC可通过I2C总线读取分布在处理板上的温度传感器得到CPU等芯片的结温，并通过电流传感器得到板上总电流的大小，以便在出现温度过高的情况时及时关闭电源，避免对元器件的损害。

PCIE通用信号交换板上电时，BMC从片内ROM最先启动，开始监视电流、电压，使能电源。在BMC完成准备后，BMC会释放OBC复位，OBC从其配置ROM中加载配置文件。OBC启动完成后，开始按照一定的顺序依次放开各个芯片的复位，使能相应的功能。在CPU的复位被释放后，CPU将加载硬件配置信息，加载完成后进入Boot过程，开始内存空间初始化等一系列程序。当CPU完成Boot后，会从其FLASHROM中载入操作系统文件（通过OBC）。当操作系统启动后，整个PCIE通用信号交换板的启动过程完成。

PCIE通用信号交换板有两种工作状态，分别为独立状态和从设备状态。板上的OBC通过检测上位机专用的PCIE接口电源来判断交换板是否已连接上位机，并在PEX8796复位前设置相应的上电配置值以设定正确的上行端口。

在独立状态下，交换板有10路8Gbpsx8PCIE信号连接系统内所有设备，另一路2.5Gbpsx8则连接板上的MC8640D。此时MC8640D为整个PCIE树的根节点，而CPU与PEX8796连接的那组端口则为PEX8796在BaseMode下唯一的Upstream端口。包括上行端口在内的11个接口都由板上的PCIEclockbuffer提供同源参考时钟。在此状态下，系统内所有PCIE数据的管理都由MC8640D控制。

在从设备状态下，交换板通过一个x8接口连接上位机。此时上位机接口被OBC配置为唯一上行端口，作为整个系统的根节点。而MC8640D的x8端口和其余10个端口都是下行端口。上位机端口的参考时钟由上位机提供，连接至PEX8796上对应的扩频时钟接口，其余端口仍使用板上的参考时钟。在此状态下，系统内所有PCIE数据的管理都由上位机控制。

PCIE通用信号交换板正常工作时，BMC使用集成的ADC对板上电压进行持续监控，并通过I2C读取温度传感器，监视大功率器件的结温。当电压偏离设定值过大或某一芯片的结温超过设定上限值时，BMC将关闭所有主要电源，使PCIE通用信号交换板进入保护状态。在保护状态中，BMC仍然正常工作，直到所有被监测值都恢复到正常范围内之后，才重复上述启动过程，恢复正常运行。

Claims (2)

1.一种PCIE通用信号交换板，包括PCIE交换芯片、POWERPC处理器、可编程逻辑器件、串口、RJ-45连接器、微控制器、物理层芯片和非易失闪存，其特征在于，所述POWERPC处理器分别连接可编程逻辑器件、PCIE交换芯片、串口和物理层芯片，物理层芯片还分别连接RJ-45连接器和连接器6，可编程逻辑器件还连接非易失闪存，PCIE交换芯片还分别连接连接器1~6。

2.根据权利要求1所述的一种PCIE通用信号交换板，其特征在于，所述PCIE交换芯片的型号为96路PCIE交换芯片PEX8796。