CN106066821A - Vpx设备的智能机箱管理系统 - Google Patents

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孙兵
常秀清
薛海亮
许元志
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姚楠
赵海舜
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Abstract

本发明公开了一种基于VPX设备的智能机箱管理系统，它阐述了在VPX设备中基于双冗余IPMB管理总线构建独立于业务软硬件资源的智能管理系统。描述了CHMC、IPMC、显控模组、IPMB总线的实现方法。实现了VPX设备的健康状态实时诊断、智能管理，解决了以往VPX设备故障趋势无法预知、故障诊断困难、定位困难、维修困难、设备功率无法按需调整的问题，使VPX设备从原来的粗放型管理转变为精细化智能管理，从原来的故障后感知转变为故障趋势感知和健康状态实时监控。

Description

VPX设备的智能机箱管理系统
技术领域
本发明涉及VPX设备的智能机箱管理领域，涉及VPX设备的智能机箱管理系统的设计与实现，可以有效的对VPX设备的硬件平台资源进行统一的监控和管理，进行智能管理。
背景技术
VPX和OPEN VPX是VITA组织提出的新一代的总线标准和系统级标准，其中VPX标准满足串口高速数据率，具有最高10Gbps的数据传输带宽，并能支持多处理器计算机架构，OPEN VPX标准作为VPX后续的系统级标准，规定了背板引脚的统一定义，两者互为补充，可以解决数据处理、数据传输及接口标准化的问题。
VPX总线标准是一种高可靠性、高速串行交换总线，各插卡有单独高速总线带宽，单各产家产品一致性好，具有详细的规范指导，互通性强。可以满足对背板总线带宽及可靠性要求高的工业及车载、机载、舰载等军事设备应用需求，具有良好的发展前景。
在VPX系统中的机箱管理,是基于IPMI(Intelligent Platform ManagementInterface)规格兼容的管理技术,实现了VPX设备的健康状态实时诊断、智能管理，解决了以往VPX设备故障趋势无法预知、故障诊断困难、定位困难、维修困难、设备功率无法按需调整的问题，使VPX设备从原来的粗放型管理转变为精细化智能管理，从原来的故障后感知转变为故障趋势感知和健康状态实时监控。
发明内容
本发明的目的是设计一种基于VPX设备的智能机箱管理系统，实现上述技术背景中的VPX设备机箱管理功能。在VPX设备中基于双冗余IPMB管理总线构建独立于业务软硬件资源的智能管理系统，实现了VPX设备的健康状态实时诊断、智能管理。
本发明的目的是这样实现的：
VPX设备的智能机箱管理系统，由CHMC、IPMC、IPMB总线、机箱状态显控模组和机箱维护管理终端组成；IPMC对VPX设备的业务板卡的工作状态信息进行采集，形成IPMI信息，通过IPMB总线上报给CHMC；CHMC完成IPMI信息的分析处理，分析处理后的信息传送到机箱状态显控模组和机箱维护管理终端；机箱状态显控模组和机箱维护管理终端完成机箱状态信息查询并下发工作状态控制信息给CHMC；CHMC完成信息处理并形成IPMI信息，通过IPMB总线传送给IPMC；IPMC根据IPMI信息进行VPX设备的业务板卡的工作状态控制。
其中，IPMC的核心为ARM Cortex-M4的处理器，包括RS232接口、JTAG接口、I2C接口电路、SPI接口、I/O接口、PWM接口、AD接口；IPMC通过RS232接口进行调试，并通过JTAG接口进行程序下载/升级；IPMC通过I2C接口电路与IPMB总线相连；IPMC通过SPI接口与VPX设备业务板上的电压监控传感器和电流监控传感器相连，进行电压电流的采集；IPMC通过PWM接口对VPX设备PWM信号识别及控制进行VPX设备风扇转速调节，利用处理器内的AD通过AD接口对VPX设备业务板上的热敏电阻进行温度采集；通过I/O接口控制VPX设备的电源管理芯片实现VPX设备业务板的上电控制及开关功能。
其中，CHMC的核心为ARM Cortex A8的处理器，包括RS232接口、JTAG接口、I2C接口、串口电路、以太网接口、AD接口、SPI接口、SRI接口和HRI接口；CHMC通过RS232接口进行调试，并通过JTAG接口进行程序下载/升级；CHMC通过I2C接口与IPMB总线相连，使用IPMI信息与IPMC进行通信；CHMC通过串口电路与显控模组相连，通过以太网接口与机箱维护管理终端相连，实现设备工作状态信息的上传及控制；CHMC通过SPI接口与电压监控传感器和电流监控传感器相连，实现CHMC本身的电压、电流的采集；利用处理器内的AD通过AD接口对CHMC上的热敏电阻进行温度采集；CHMC通过SRI接口和HRI接口用于实现CHMC的冗余备份。
其中，机箱状态显控模组的核心为MSP430系列的单片机，显控模组由按键板和显示屏组成；通过串口与显示屏相连，进行显示屏的显示控制；通过I/O引脚与按键和指示灯相连，采集按键动作以及控制指示灯指示；操作按键可以通过显示屏显示界面查看设备的工作状态，所需查看的信息通过显控模组的串口从CHMC获得，同时也可以通过按键操作下达工作状态控制指令给CHMC。
其中，IPMB总线使用I2C接口，双组星型总线，这两组总线分别为：IPMB0_A和IPMB0_B，在工作中，两组总线互为备份工作，保证在一条IPMB总线失灵的情况下系统的正常工作。
本发明与现有技术相比的有益效果为：
VPX设备的智能机箱管理系统，是在VPX设备中基于双冗余IPMB管理总线构建独立于业务软硬件资源的智能管理系统，实现了VPX设备的健康状态实时诊断、智能管理，解决了以往VPX设备故障趋势无法预知、故障诊断困难、定位困难、维修困难、设备功率无法按需调整的问题，使VPX设备从原来的粗放型管理转变为精细化智能管理，从原来的故障后感知转变为故障趋势感知和健康状态实时监控。
附图说明
图1是本发明的机箱管理架构图。
图2是本发明的IPMC框图。
图3是本发明的CHMC框图。
图4是本发明的显控模组框图。
具体实施方式
VPX的智能机箱管理基于IPMI规格设计，通过机箱管理控制器CHMC(ChassisManagement Controller)与位于设备内各个功能板卡上的智能平台管理控制器IPMC(Intelligent Platform Management Controller)进行交流，传输IPMI信息，进行协同工作，完成机箱内的管理。机箱管理组成见框图1.
VPX系统的各种插卡如计算机板卡、控制交换板卡、接口适配板卡等，通过位于其上的IPMC模块，可以实现对当前板卡的工作电压、电流、温度等参数的采集，也可以根据需要的策略进行上电控制、软件复位等操作；电源板卡上的IPMC模块完成各路供电的实时功率监控，温度监控，供电管理等；风扇盘上的IPMC模块对温度信息和风扇转速信息的进行采集和上报，并实时调节风扇转速。
IPMC对VPX设备的业务板卡的工作状态信息进行采集封装成IPMI信息，通过基于I2C接口的IPMB(智能平台管理总线)传输给CHMC进行处理，CHMC完成IPMI信息的分析处理，分析处理后的信息传送到机箱状态显控模组和机箱维护管理终端；机箱状态显控模组和机箱维护管理终端完成机箱状态信息查询并下发工作状态控制信息给CHMC；CHMC完成信息处理并形成IPMI信息，通过IPMB总线传送给IPMC；IPMC根据IPMI信息进行VPX设备的业务板卡的工作状态控制。IPMB总线为连接IPMC和CHMC的桥梁，采用双组星型总线，这两组总线分别为：IPMB0_A和IPMB0_B，在实际工作中，两组总线互为备份工作，可以保证在一条IPMB总线失灵的情况下系统的正常工作，提高了系统的稳定性。
机箱管理是通过CHMC执行的。机箱管理控制器CHMC对上提供了与智能平台的管理终端相连的接口，可以实现管理终端的在线监视、事件记录、恢复控制等功能；例如CHMC将VPX设备的某单板的告警信息通过LAN接口通知了远程机箱维护管理终端，远程机箱维护管理终端可以根据告警信息，重启、切换备份或关断故障板卡，实现远程的故障处理。对下通过IPMB总线与外部的IPMC进行沟通和管理，CHMC通过IPMB总线获得各个板卡采集到的IPMI信息，完成分析处理，控制各个IPMC模块实现机箱管理功能。例如，CHMC观测到机框内温度发生跃升,控制风扇提高转速；CHMC同样负责对VPX机架内电源的管理,一旦电源开始对VPX单板进行供电,单板唯一可以运行的部分是IPMC,CHMC通过控制IPMC电路决定单板那些可以全部启动以及何时启动。
机箱状态显控模组由按键、指示灯、显示屏组成。用户可以简单直接的观察指示灯确定设备的工作状态，通过按键操作，显示屏显示可以查看任意插卡或者设备的功耗、温度等情况，也可进行重启或者关闭单个板卡等操作，实现了设备的本地实时查询和控制。
(1)CHMC软硬件设计实现
CHMC的核心为ARM Cortex A8的处理器，包括RS232接口、JTAG接口、I2C接口、串口、以太网接口、AD接口、SPI接口、SRI接口和HRI接口；硬件组成框图见图2。CHMC通过RS232接口进行调试，并通过JTAG接口进行程序下载/升级；CHMC通过I2C接口与IPMB总线相连，使用IPMI信息与IPMC进行通信；CHMC通过串口与机箱状态显控模组相连，CHMC通过以太网接口与机箱维护管理终端相连，实现设备工作状态信息的上传及控制；CHMC通过SPI接口与电压监控传感器和电流监控传感器相连，实现CHMC本身的电压、电流的采集；CHMC利用处理器内的AD通过AD接口对CHMC上的热敏电阻进行温度采集；CHMC通过SRI接口和HRI接口用于实现CHMC的冗余备份。
CHMC的处理核心为一个ARM Cortex A8的处理器，提供了丰富的功能接口，最高处理速度可达到1GHz。硬件组成框图见图2。
CHMC的软件平台采用Linux操作系统，使用C语言，根据规范IPMI2.0及VITA46.11中相应标准，制定了机箱管理相关数据及信令集，并可选的扩充了部分自定义信息，实现了智能平台机箱管理的软件设计。
(2)IPMC设计实现
IPMC的核心为ARM Cortex-M4的处理器，包括RS232接口、JTAG接口、I2C接口、SPI接口、I/O接口、PWM接口和AD接口；硬件组成框图见图3。IPMC通过RS232接口进行调试，并通过JTAG接口进行程序下载/升级；IPMC通过I2C接口与IPMB总线相连；IPMC通过SPI接口与VPX设备业务板上的电压监控传感器和电流监控传感器相连，进行电压电流的采集；IPMC通过PWM接口对VPX设备的PWM信号进行识别并控制VPX设备风扇转速调节；IPMC利用处理器内的AD通过AD接口对VPX设备业务板上的热敏电阻进行温度采集；IPMC通过I/O接口控制VPX设备的电源管理芯片实现VPX设备业务板的上电控制及开关功能。
(3)机箱状态显控模组设计实现
机箱状态显控模组的核心为MSP430系列的单片机，显控模组由按键板、显示屏和指示灯组成；硬件组成框图如图4。显控模组通过串口与显示屏相连，进行显示屏的显示控制；显控模组通过I/O引脚与按键和指示灯相连，采集按键动作以及控制指示灯指示；通过显示屏显示界面查看设备的工作状态，所需查看的状态信息通过显控模组的串口从CHMC获得，同时也可通过按键操作下达工作状态控制指令给CHMC。
机箱状态显控模组软件依据MSP430芯片采用16-Bit RISC指令集要求，使用C语言编写。主要完成的软件功能为OLED显示屏的界面显示及维护；按键动作的采集及处理；指示灯的控制；通过串口向CHMC查询设备运行状态，提供界面所需显示的信息，并下发控制命令，控制CHMC实现部分管理功能。

Claims (5)

1.VPX设备的智能机箱管理系统，其特征在于，包括CHMC、IPMC、IPMB总线和机箱状态显控模组；IPMC对VPX设备的业务板卡的工作状态信息进行采集，形成IPMI信息，IPMI信息通过IPMB总线上报给CHMC；CHMC完成IPMI信息的分析处理，分析处理后的信息传送到机箱状态显控模组和机箱维护管理终端；机箱状态显控模组和机箱维护管理终端完成机箱状态信息查询并下发工作状态控制信息给CHMC；CHMC完成信息处理并形成IPMI信息，通过IPMB总线传送给IPMC；IPMC根据IPMI信息进行VPX设备的业务板卡的工作状态控制。
2.根据权利要求1所述的VPX设备的智能机箱管理系统，其特征在于，IPMC的核心为ARMCortex-M4的处理器，包括RS232接口、JTAG接口、I2C接口、SPI接口、I/O接口、PWM接口和AD接口；IPMC通过RS232接口进行调试，并通过JTAG接口进行程序下载/升级；IPMC通过I2C接口与IPMB总线相连；IPMC通过SPI接口与VPX设备业务板上的电压监控传感器和电流监控传感器相连，进行电压电流的采集；IPMC通过PWM接口对VPX设备的PWM信号进行识别并控制VPX设备风扇转速调节；IPMC利用处理器内的AD通过AD接口对VPX设备业务板上的热敏电阻进行温度采集；IPMC通过I/O接口控制VPX设备的电源管理芯片实现VPX设备业务板的上电控制及开关功能。
3.根据权利要求1所述的VPX设备的智能机箱管理系统，其特征在于，CHMC的核心为ARMCortex A8的处理器，包括RS232接口、JTAG接口、I2C接口、串口、以太网接口、AD接口、SPI接口、SRI接口和HRI接口；CHMC通过RS232接口进行调试，并通过JTAG接口进行程序下载/升级；CHMC通过I2C接口与IPMB总线相连，使用IPMI信息与IPMC进行通信；CHMC通过串口与机箱状态显控模组相连，CHMC通过以太网接口与机箱维护管理终端相连，实现设备工作状态信息的上传及控制；CHMC通过SPI接口与电压监控传感器和电流监控传感器相连，实现CHMC本身的电压、电流的采集；CHMC利用处理器内的AD通过AD接口对CHMC上的热敏电阻进行温度采集；CHMC通过SRI接口和HRI接口实现CHMC的冗余备份。
4.根据权利要求1所述的VPX设备的智能机箱管理系统，其特征在于，机箱状态显控模组的核心为MSP430系列的单片机，显控模组由按键板、显示屏和指示灯组成；显控模组通过串口与显示屏相连，进行显示屏的显示控制；显控模组通过I/O引脚与按键和指示灯相连，采集按键动作以及控制指示灯指示；通过显示屏显示界面查看设备的工作状态，所需查看的状态信息通过显控模组的串口从CHMC获得，同时也可通过按键操作下达工作状态控制指令给CHMC。
5.根据权利要求1所述的VPX设备的智能机箱管理系统，其特征在于，IPMB总线使用I2C接口，为双组星型总线，两组总线分别为：IPMB0_A和IPMB0_B，在工作中，两组总线互为备份工作。
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