CN107391321B - 电子计算机单板及服务器调试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子计算机单板，包括调试维护模块、各信号接口控制器、面板插座、i路j选一总线切换开关，i路j选一总线切换开关的输出端与所述面板插座连接；各信号接口控制器中的一部分直接与面板插座连接，剩余的信号接口控制器与i路j选一总线切换开关的输入端连接，调试维护模块的各信号的接口也与i路j选一总线切换开关的输入端连接。本发明还涉及一种服务器调试系统。本发明使得相关人员可以方便的地直接通过面板插座，接入单板内部的调试维护模块进行调试维护操作。对于快速的故障定位、故障排查诊断、固件升级、版本升级、寄存器访问、状态信息获取等等均可以显著地提高效率，从而减少单板的维修时间，加快生产进度。

Description

电子计算机单板及服务器调试系统
技术领域
本发明涉及电数字数据处理，特别是涉及一种电子计算机单板，还涉及一种服务器调试系统。
背景技术
随着全球电信及IT技术的逐步推广，基于云端的云计算技术开始大量应用，全球IT市场对于服务器的需求显著提高，刀片服务器大量用于云计算及通信领域。其中以基于Intel公司的X86架构处理器占据了高端服务器的主要市场。但是刀片服务器的设计难点也更多，对于刀片服务器单板的调试及维修的要求更高。
另一方面，刀片服务器本身基本上是基于Intel主导推出的高性能通讯计算架构(Advanced Telecommunication Computing Architecture，ATCA)，由于其不同于普通架式服务器的设计模式，刀片服务器整体具有极强的高密度集成性，要求其在很小的单板空间内做出很高的CPU性能及功能。因此其每一寸空间都进行了严格规划，特别是面板区域。由于刀片服务器的CPU散热风道业内普遍是从面板开始或者结束，而且面板迎风面积较小，不能提供过多的各种标准信号接口(USB/VGA/DB9-RS232/RJ45/PS2等等)以免影响风道，所以业内普遍使用一种面板高密度插座配合一分多头线缆的方式扩展出上述标准信号接口。由于这种面板插座的管脚针数有限，所以一般很少提供调试及维护接口。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够调用内部的调试维护模块进行调试和维护的电子计算机单板。
一种电子计算机单板，包括调试维护模块、各信号接口控制器及面板插座，其特征在于，还包括i路j选一总线切换开关，其中i和j均为大于1的正整数，所述i路j选一总线切换开关的输出端与所述面板插座连接，所述i路j选一总线切换开关的输入端包括i*j个通道，所述i路j选一总线切换开关通过接收的通道选择信号选中j种状态中的一种，且所述j种状态中的任意一种被选中时，所述i路j选一总线切换开关的输入端与该种状态对应的i个通道与所述面板插座连通；所述各信号接口控制器中的一部分直接与所述面板插座连接，通过所述面板插座与外界进行通信，剩余的信号接口控制器与所述i路j选一总线切换开关的输入端连接，所述调试维护模块的各信号的接口也与所述i路j选一总线切换开关的输入端连接，通过所述通道选择信号决定所述i路j选一总线切换开关的输入端是选中所述调试维护模块的各信号的接口，还是选中信号接口控制器。
在其中一个实施例中，所述各信号接口控制器中的某一个是与所述面板插座连接，还是与所述i路j选一总线切换开关的输入端连接，是按照信号属于差分还是单端信号进行划分，或者按照信号属于高速信号还是低速信号进行划分。
在其中一个实施例中，所述i路j选一总线切换开关是四路的多路复用器，所述多路复用器的通道选择信号引脚与所述面板插座的一引脚连接，且所述通道选择信号引脚在接收到表示第一状态的通道选择信号时选中所述多路复用器与调试维护模块连接的输入端，否则选中与信号接口控制器连接的输入端。
在其中一个实施例中，所述多路复用器的输入端连接大规模可编程逻辑器件烧结用的JTAG_TCK信号线、JTAG_TMS信号线、JTAG_TDO信号线以及JTAG_TDI信号线，且在接收到表示第一状态的通道选择信号时被选中；所述多路复用器的输入端还连接RS232控制器中的数据发送信号线、数据接收信号线以及VGA控制器中的行同步信号线、场同步信号线，且在未收到表示第一状态的通道选择信号时被选中。
在其中一个实施例中，所述单板为刀片服务器单板。
本发明还涉及一种服务器调试系统。
一种服务器调试系统，包括：电子计算机单板，包括调试维护模块、各信号接口控制器、面板插座及i路j选一总线切换开关，其中i和j均为大于1的正整数，所述i路j选一总线切换开关的输出端与所述面板插座连接，所述i路j选一总线切换开关的输入端包括i*j个通道，所述i路j选一总线切换开关通过接收的通道选择信号选中j种状态中的一种，且所述j种状态中的任意一种被选中时，所述i路j选一总线切换开关的输入端与该种状态对应的i个通道与所述面板插座连通；所述各信号接口控制器中的一部分直接与所述面板插座连接，通过所述面板插座与外界进行通信，剩余的信号接口控制器与所述i路j选一总线切换开关的输入端连接，所述调试维护模块的各信号的接口也与所述i路j选一总线切换开关的输入端连接，通过所述通道选择信号决定所述i路j选一总线切换开关的输入端是选中所述调试维护模块的各信号的接口，还是选中信号接口控制器；调试子卡，包括调试维护信号接入接口、调试维护信号引出接口以及控制单元，所述维护信号引出接口用于与所述面板插座中与所述i路j选一总线切换开关的输出端连接的引脚连接，所述调试维护信号接入接口用于与调试机进行连接，所述控制单元用于将所述调试维护信号接入接口和所述调试维护信号引出接口的进行信号匹配，所述控制单元还用于发送代表第一状态的通道选择信号并经由所述面板插座传输给所述i路j选一总线切换开关的通道选择信号引脚，以选中所述调试维护模块。
在其中一个实施例中，所述调试子卡还包括标准信号接口，所述调试子卡还与所述面板插座中直接与所述各信号接口控制器连接的引脚连接，所述控制模块用于在通过通道选择信号选中所述各信号接口控制器时，将所述标准信号接口与所述各信号接口控制器匹配。
在其中一个实施例中，所述控制模块还用于将所述调试机通过所述调试维护信号接入接口输入的调试信号进行解析后，转换为所述调试维护模块认可的信号，从而直接访问所述调试维护模块。
在其中一个实施例中，所述i路j选一总线切换开关是四路的多路复用器，所述多路复用器的通道选择信号引脚与所述面板插座的一引脚连接，且所述通道选择信号引脚在接收到表示第一状态的通道选择信号时选中所述多路复用器与调试维护模块连接的输入端，否则选中与信号接口控制器连接的输入端。
上述电子计算机单板和服务器调试系统，使得相关人员可以方便的地直接通过面板插座，接入单板内部的调试维护模块进行调试维护操作。对于快速的故障定位、故障排查诊断、固件升级、版本升级、寄存器访问、状态信息获取等等均可以显著地提高效率，从而减少单板的维修时间，加快生产进度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
图1是一实施例中电子计算机单板的结构框图；
图2是i路j选一总线切换开关为四路的多路复用器的实施例的示意图；
图3是单板正常使用时的面板插座使用示意图；
图4是一实施例中服务器调试系统的结构框图；
图5是另一实施例中电子计算机单板的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“竖直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
图1是一实施例中电子计算机单板的结构框图(省略了单板中为本领域公知且与本发明的改进无关的部分)，包括用于对单板进行调试、维护的调试维护模块140，各信号接口控制器130，面板插座110及i路j选一总线切换开关120。其中i和j均为大于1的正整数，i路j选一总线切换开关120的输出端与面板插座110连接，i路j选一总线切换开关120的输入端包括i*j个通道，i路j选一总线切换开关120通过接收的通道选择信号选中j种状态中的一种，且j种状态中的任意一种被选中时，i路j选一总线切换开关120的输入端与该种状态对应的i个通道与面板插座110连通。各信号接口控制器130包括各种标准信号接口控制器，例如USB控制器、RJ45控制器、VGA控制器等，各信号接口控制器130可以是分立的，也可以是多个信号接口控制器集成于一块芯片上。各信号接口控制器130中的一部分(即其中的几个信号接口控制器)直接与面板插座110连接，通过面板插座110与外界进行通信，剩余的信号接口控制器则与i路j选一总线切换开关120的输入端连接，调试维护模块140的各信号的接口也与i路j选一总线切换开关120的输入端连接。需要注意的是i路j选一总线切换开关的输入端和输出端都是可以双向通信的。面板插座110可以为背景技术中所述的面板高密度插座。
通过向i路j选一总线切换开关120的通道选择信号引脚发送代表不同状态的通道选择信号，可以控制i路j选一总线切换开关120的输入端是选中调试维护模块140的各信号的接口，还是选中与该输入端连接的各信号接口控制器130。例如通道选择信号是高电平时选中调试维护模块140，否则选中各信号接口控制器130(包括通道选择信号是低电平和通道选择信号引脚未检测到通道选择信号)。
上述电子计算机单板，使得相关人员(例如单板维护调试人员、生产人员、用户等)可以方便地直接通过面板插座110，接入单板内部的调试维护模块140进行调试维护操作。对于快速的故障定位、故障排查诊断、固件升级、版本升级、寄存器访问、状态信息获取等等均可以显著地提高效率，从而减少单板的维修时间，加快生产进度。
如背景技术中所述，刀片服务器单板由于空间特别紧凑，因此上述能够方便地调用内部的调试维护模块的方案特别适用于刀片服务器单板。可以理解的，上述方案同样适用于其它种类的电子计算机单板。
调试维护模块140输入/输出的信号，即单板的调试维护信号包括但不限于单板大规模可编程逻辑器件(CPLD)/基板管理控制器(BMC)的JTAG信号、桥片的80PORT、调试串口、单板CPLD/BMC寄存器访问信号(SPI/I2C/LPC总线)等。
在其中一个实施例中，可以通过在单板上设置的信号开关或信号发生器等部件来产生通道选择信号。信号开关/发生器可以安装在单板的正面(即安装面板插座110的一面)，使得用户在单板插进机框后仍可以方便地对信号开关/发生器进行操作。在另一个实施例中，通道选择信号引脚与面板插座110上的一根引脚连接，从而通过面板插座110上的引脚从外界引入通道选择信号来进行相应的选择控制。
如前所述，各信号接口控制器130分为两组，一组直接与面板插座110连接，另一组则与i路j选一总线切换开关120的输入端连接。分组方式可以按照信号属于差分还是单端信号进行划分，或者按照信号属于高速信号还是低速信号进行划分(此处的高速和低速是相对的概念，可以理解的，由于分组受引脚数量的制约，此处的高速/低速可以按本领域公认的标准，也可以由设计人员根据引脚数量自行决定区分高低速的阈值)，或者按照其它的方式进行划分。
参照图2，在其中一个实施例中，i路j选一总线切换开关是四路的多路复用器(MUX)。多路复用器的通道选择信号引脚S与面板插座的一引脚连接，且通道选择信号引脚S在接收到表示第一状态的通道选择信号Se1时选中多路复用器与调试维护模块连接的输入端P1，否则选中与信号接口控制器连接的输入端P0。在本实施例中，表示第一状态的通道选择信号Se1为高电平信号。当单板处于正常工作模式时，如果用户需要使用标准信号接口，可以按照业界的通用做法，使用单板配备的一分多头的线缆，如图3所示。这种模式下，通道选择信号引脚接收不到通道选择信号，单板内的i路j选一总线切换开关会按照默认常连接端口连接，即选中信号接口控制器，实现了单板的正常使用。
在图2所示实施例中，多路复用器的输入端P1连接用于大规模可编程逻辑器件(CPLD)烧结用的JTAG_TCK信号线、JTAG_TMS信号线、JTAG_TDO信号线以及JTAG_TDI信号线，且在接收到表示第一状态的通道选择信号Se1时被选中；多路复用器的输入端P0连接RS232控制器中的数据发送(TXD)信号线、数据接收(RXD)信号线以及视频图形阵列(VGA)控制器中的行同步(HSYNC)信号线、场同步(VSYNC)信号线，且在未收到表示第一状态的通道选择信号时被选中。
在图2所示实施例中，通过这种方法，就可以在面板插座的有限针脚中，只需要5根信号针脚，就获得了3组信号接口(输入端P0、输入端P1、直接与面板插座连接的信号接口控制器)。同理，对于单板调试维护需要的其他维护调试接口信号，例如80PORT、LPC、I2C/SMBUS、SPI、调试USB、调试网口等等，设计方法与上述范例类似，同样可以通过信号分组复用，配合i路j选一总线切换开关，进行调试信号的扩展。
可以理解的，i路j选一总线切换开关的数量不限于一个，可以是多个，且各i路j选一总线切换开关可以不同。例如在一个实施例中，单板可以包括两个4路二选一总线切换开关和一个5路三选一总线切换开关。
在图2所示实施例中，多路复用器的输出端P占用面板插座的4根引脚。在其他实施例中，也可以只占用面板插座的1根引脚，然后在单板外部通过相应的电路将该引脚输出的多个信号恢复为单个的信号。
本发明还提供一种服务器调试系统，参见图4，服务器调试系统除了包括上述的单板，还包括调试子卡20。调试子卡20包括调试维护信号接入接口210、调试维护信号引出接口230以及控制单元220。维护信号引出接口230用于与面板插座中与i路j选一总线切换开关的输出端(在本实施例中为MUX的P脚)连接的引脚连接。调试维护信号接入接口210用于与调试机进行连接。控制单元220用于将调试维护信号接入接口210和调试维护信号引出接口230进行信号匹配，包括将调试维护信号接入接口210输入的信号传输至调试维护信号引出接口230相应的引脚，以及将调试维护信号引出接口230输入的信号传输至调试维护信号接入接口210相应的引脚。控制单元220还用于发送代表第一状态的通道选择信号Se1并经由面板插座传输给i路j选一总线切换开关的通道选择信号引脚(本实施例中为MUX的S脚)，来选中与调试维护模块连接的输入端P1。
上述服务器调试系统，调试子卡20通过一根面板插座的直连线缆和单板相连。调试子卡20根据实际设计需求和原理配置控制单元220的控制逻辑，根据使用情况，通过通道选择信号来选择i路j选一总线切换开关的输入端。例如当需要使用输入端P0的标准信号时，控制单元220通过通道选择信号Se1控制使得输入端P0与输出端P连通。同理，当需要使用输入端P1的调试信号时，控制单元220通过另一种状态的通道选择信号(例如选中P0的通道选择信号Se1为高电平，选中P1的为低电平)使得输入端P1与输出端P连通。通过这种设计，调试子卡20可以扩展出刀片服务器的调试维护接口信号插座，便于维护。
参照图5，在该施例中，调试子卡20还包括多个标准信号接口，即图5中的接口1至接口n，用于插接相应的标准信号。例如接口为USB接口时插接USB连接线，接口为VGA接口时通过VGA连接线插接显示器，接口为RS232串口时插接串口数据线。调试子卡20还与面板插座中直接与各信号接口控制器连接的引脚连接。控制模块220用于在通过通道选择信号选中各信号接口控制器时，将调试子卡20上的各标准信号接口与单板上的各信号接口控制器匹配。通过这种设计，调试子卡20不仅仅可以提供单板上的标准信号插座，也可以扩展出刀片服务器的调试维护接口信号插座，便于维护。
调试子卡20上控制模块220的控制逻辑根据单板的实际需求进行设计，如果只需要通过调试子卡20扩展出信号接口到各标准信号接口，那么仅仅将面板插座的信号分发到调试子卡20上的各标准信号接口即可，实现逻辑也相对简单。在复杂应用中，也支持调试子卡20的控制逻辑进行较复杂的信号解析。例如在其中一个实施例中，控制模块220还用于将调试机通过调试维护信号接入接口210输入的调试信号进行解析后，转换为单板的调试维护模块认可的信号，从而直接访问调试维护模块。调试机通过调试线缆接入调试子卡20的控制模块220，控制模块220将调试机的调试信号进行解析后，转换为调试维护模块认可的信号，从而实现调试机通过调试子卡20直接访问调试维护模块，甚至可以访问CPLD/BMC/PCH(南桥)内部的逻辑寄存器。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电子计算机单板，包括调试维护模块、各信号接口控制器及面板插座，其特征在于，还包括i路j选一总线切换开关，其中i和j均为大于1的正整数，所述i路j选一总线切换开关的输出端与所述面板插座连接，所述i路j选一总线切换开关的输入端包括i*j个通道，所述i路j选一总线切换开关通过接收的通道选择信号选中j种状态中的一种，且所述j种状态中的任意一种被选中时，所述i路j选一总线切换开关的输入端与该种状态对应的i个通道与所述面板插座连通，通道选择信号引脚与面板插座的一根引脚连接；所述各信号接口控制器中的一部分直接与所述面板插座连接，通过所述面板插座与外界进行通信，剩余的信号接口控制器与所述i路j选一总线切换开关的输入端连接，所述调试维护模块的各信号的接口也与所述i路j选一总线切换开关的输入端连接，通过所述通道选择信号决定所述i路j选一总线切换开关的输入端是选中所述调试维护模块的各信号的接口，还是选中信号接口控制器。
2.根据权利要求1所述的电子计算机单板，其特征在于，所述各信号接口控制器中的某一个是与所述面板插座连接，还是与所述i路j选一总线切换开关的输入端连接，是按照信号属于差分还是单端信号进行划分，或者按照信号属于高速信号还是低速信号进行划分。
3.根据权利要求1所述的电子计算机单板，其特征在于，所述i路j选一总线切换开关是四路的多路复用器，所述多路复用器的通道选择信号引脚与所述面板插座的一引脚连接，且所述通道选择信号引脚在接收到表示第一状态的通道选择信号时选中所述多路复用器与调试维护模块连接的输入端，否则选中与信号接口控制器连接的输入端。
4.根据权利要求3所述的电子计算机单板，其特征在于，所述多路复用器的输入端连接大规模可编程逻辑器件烧结用的JTAG_TCK信号线、JTAG_TMS信号线、JTAG_TDO信号线以及JTAG_TDI信号线，且在接收到表示第一状态的通道选择信号时被选中；所述多路复用器的输入端还连接RS232控制器中的数据发送信号线、数据接收信号线以及VGA控制器中的行同步信号线、场同步信号线，且在未收到表示第一状态的通道选择信号时被选中。
5.根据权利要求1所述的电子计算机单板，其特征在于，所述单板为刀片服务器单板。
6.一种服务器调试系统，其特征在于，包括：
电子计算机单板，包括调试维护模块、各信号接口控制器、面板插座及i路j选一总线切换开关，其中i和j均为大于1的正整数，所述i路j选一总线切换开关的输出端与所述面板插座连接，所述i路j选一总线切换开关的输入端包括i*j个通道，所述i路j选一总线切换开关通过接收的通道选择信号选中j种状态中的一种，且所述j种状态中的任意一种被选中时，所述i路j选一总线切换开关的输入端与该种状态对应的i个通道与所述面板插座连通，通道选择信号引脚与面板插座的一根引脚连接；所述各信号接口控制器中的一部分直接与所述面板插座连接，通过所述面板插座与外界进行通信，剩余的信号接口控制器与所述i路j选一总线切换开关的输入端连接，所述调试维护模块的各信号的接口也与所述i路j选一总线切换开关的输入端连接，通过所述通道选择信号决定所述i路j选一总线切换开关的输入端是选中所述调试维护模块的各信号的接口，还是选中信号接口控制器；
调试子卡，包括调试维护信号接入接口、调试维护信号引出接口以及控制单元，所述维护信号引出接口用于与所述面板插座中与所述i路j选一总线切换开关的输出端连接的引脚连接，所述调试维护信号接入接口用于与调试机进行连接，所述控制单元用于将所述调试维护信号接入接口和所述调试维护信号引出接口的进行信号匹配，所述控制单元还用于发送代表第一状态的通道选择信号并经由所述面板插座传输给所述i路j选一总线切换开关的通道选择信号引脚，以选中所述调试维护模块。
7.根据权利要求6所述的服务器调试系统，其特征在于，所述调试子卡还包括标准信号接口，所述调试子卡还与所述面板插座中直接与所述各信号接口控制器连接的引脚连接，所述控制单元用于在通过通道选择信号选中所述各信号接口控制器时，将所述标准信号接口与所述各信号接口控制器匹配。
8.根据权利要求6所述的服务器调试系统，其特征在于，所述控制单元还用于将所述调试机通过所述调试维护信号接入接口输入的调试信号进行解析后，转换为所述调试维护模块认可的信号，从而直接访问所述调试维护模块。
9.根据权利要求6所述的服务器调试系统，其特征在于，所述i路j选一总线切换开关是四路的多路复用器，所述多路复用器的通道选择信号引脚与所述面板插座的一引脚连接，且所述通道选择信号引脚在接收到表示第一状态的通道选择信号时选中所述多路复用器与调试维护模块连接的输入端，否则选中与信号接口控制器连接的输入端。
10.根据权利要求6所述的服务器调试系统，其特征在于，所述单板为刀片服务器单板。
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