CN110245732B - 一种u位数字化管控装置及其电路板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种U位数字化管控装置,属于服务器机柜U位管理技术领域，它包括主机和从机，所述从机包括从处理器、标签读写模块、指示灯模块、感应模块、数据总线、电源模块，所述主机在从机所具备的模块的基础上，还包括通信模块和存储模块，且在主机上从处理器替换为主处理器;所述主处理器用于通过串口将第一控制信号传输到一个或多个从机的从处理器后，所述从处理器用于根据所述第一控制信号自动配置每个从机的地址，然后主机处理器通过数据总线轮流发出第二控制信号传输到一个或多个从机处理器后，便可获取到U位数字化管控装置的U位数量及每个U位状态信息和标签物理卡号。

Description

一种U位数字化管控装置及其电路板

技术领域

本发明涉及服务器机柜U位管理技术领域，尤其涉及一种U位数字化管控装置及其电路板。

背景技术

IT设备的机械安装尺寸遵照GB/T3047.2-92及JB/T 10324-2002标准，高度以“U”位数计量。U是unit的缩略语，是国际通用的机柜内IT设备安装所占高度的一个特殊计量单位。U位是指机柜内容纳每个IT设备的小空间。

IT设备的机柜通常集中存放在电磁环境好、持续供冷的机房内。随着IT技术的不断发展，这些集中存放的大量IT设备常常需要更换、移动、维护或者升级。准确及时的了解机房内每一个U位的使用状态以及记录每一个U位的使用历史和变更历史都是IT设备管理的重要内容。目前，关于机房内大量IT设备的管理方法种类很多，大致可以分为三类：人工管理、半人工管理和自动系统管理。

人工管理是指管理人员建立表格(包括电子表格)去记录机房内所有U位的使用状态，记录每一个U位的每一次变更。这种管理方式不仅操作麻烦，而且出错率很高。

半人工管理的方式是：在每个IT设备上设置标签或者电子芯片，管理人员利用手持式录入设备读取标签或者电子芯片的信息然后传递至后台服务器，后台服务器记录收到的信息。这种管理方式极大的降低了IT设备管理的出错率，但是半人工管理方式依然需要大量的人工操作。

自动系统管理的方式是：在机柜内设置U位采集装置，U位采集装置在计算机的控制下主动检测机柜内一个或者多个U位的状态信息然后传递至计算机。

现有技术中，一个机柜中的U位采集装置由多个子模块拼接而成，由于每个子模块电路设计的复杂，导致U采集装置的电路板上电子元件的排布不够合理，最终导致电路板面积较大、子模块壳体为了包覆电路板其体积也相应的较大。

发明内容

本发明的目的一在于提供一种U位数字化管控装置，具有内部模块结构简单合理、外部结构体积小的优点。

本发明的上述目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种U位数字化管控装置,其特征在于，主机和从机，所述从机包括从处理器、标签读写模块、指示灯模块、感应模块、数据总线、串口、电源模块，所述主机在从机所具备的模块的基础上，还包括通信模块和存储模块，且在主机上从处理器替换为主处理器;

所述主处理器用于通过数据总线将第一控制信号传输到一个或多个从机的从处理器后，所述从处理器用于根据所述第一控制信号，返回该从处理器所监测的U位数量，所述主处理器根据所述从处理器所监测的U位数量及其主处理器所监测的U位数量统计总U位数量；

感应模块包括多个感应元件，当感应元件监测到有电子标签时，从处理器/主处理器通过数据总线发送第二控制信号，标签读写模块根据第二控制信号读取电子标签的第一配置信息，数据总线根据第二控制信号将电子标签的第一配置信息及其U位位置发送至主处理器，指示灯模块包括多个指示灯，指示灯模块根据第二控制信号，将电子标签对应U位位置的指示灯点亮；

存储模块存储有与电子标签中第一配置信息包含的加密密钥对应的解密密钥，当第一配置信息中的加密密钥与解密密钥配对后，主处理器发出第三控制信号，所述通信模块根据所述第三控制信号发出第一配置信息及其U位位置。

进一步的，所述标签读写模块包括RFID读写电路、模拟开关电路和天线电路，所述天线电路包括多个天线，所述RFID读写电路与天线电路之间通过模拟开关电路连接，所述RFID读写电路根据所述主处理器/从处理器判断的存在电子标签的U位位置，控制模拟开关开启天线电路中对应U位位置的天线。

进一步的，所述主机/从机的U位数量等于其对应的所述感应模块内感应元件的数量或所述天线模块中天线的数量。

进一步的，所述主机和从机拼接后，主处理器根据主机与从机的位置关系、以及感应模块中感应元件的位置关系，对U位进行排序，U位位置根据其对应的感应元件在主机/从机中的位置、以及感应模块中的判断。

进一步的，所述指示灯模块的多个指示灯通过串行电路显示。

进一步的，所述感应元件为霍尔传感器。

进一步的，所述主机给第一节从机分配地址，第一节从机再将地址分配给下一节从机，从而将地址分配至最后一节从机，最后一节从机往下设置地址的串口不会受到数据，判断为最后一节从机，最后一节从机将从机数量通过上一级从机，依次返回至主机。。

进一步的，所述主机中还设有柜门状态监测模块，与所述主处理器连接，用于监测柜门的开关。

进一步的，所述主处理器还用于发送第四控制信号，所述第四控制信号用于控制标签读写模块对相应的电子标签写入第二配置信息。

本发明的目的二在于提供一种U位数字化管控装置，具有内部模块结构合理、体积小的优点。

本发明的上述目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种U位数字化管控装置的电路板，包括主机的主电路板和从机的从电路板，所述从电路板的正面间隔设置有多个指示灯，从电路板正面位于指示灯的周围绕有天线，从电路板正面在两个相邻指示灯之间的空间分别设置有电源模块、数据总线；从电路板的反面，位于指示灯的正对面设有感应模块，从电路板的中部设有标签读写模块、从处理器，从电路板长度方向的两端设有数据总线的母接口和公接口；

主电路板在从电路板的基础上，在从处理器的位置将从处理器替换为主处理器，在数据总线的边上设置通信模块，并在主电路板的正面位于相邻两个指示灯之间设置存储模块。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

(1)通过将电子标签中第一配置信息的加密密钥对应的解锁密钥都存储在主机中单独设置的存储模块中，其目的是为了升级维护方便，不用每次都把拼接好的各个模块拆开升级程序，减少生产复杂程度，提高生产效率；

(2)指示灯模块中各指示灯串行设置，简化了电路，也减小了布置体积；

(3)柜门状态监测模块的设置使装置具备了柜门状态监测功能；

(4)电路板上各模块合理排布，减少了电路板的面积，使装置更加小巧，同时也降低了成本。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2是从处理器的电路图；

图3是本发明的RFID读写电路和模拟开关电路的电路图；

图4是本发明的天线电路的电路图；

图5是本发明的指示灯模块的电路图；

图6是本发明的存储模块的电路图；

图7是本发明的柜门状态监测模块的电路图；

图8是本发明的感应模块的电路图；

图9是本发明的数据总线和通信模块的电路图；

图10是本发明的电源模块的电路图；

图11是本发明的工作流程图；

图12是本发明的从电路板正面结构示意图；

图13是本发明的从电路板反面结构示意图；

图14是本发明的主电路板正面结构示意图；

图15是本发明的主电路板反面结构示意图。

附图标记：1、从处理器；2、标签读写模块；21、RFID读写电路；22、模拟开关电路；23、天线电路；231、天线；3、指示灯模块；31、指示灯；4、感应模块；5、数据总线；6、电源模块；7、通信模块；8、存储模块；9、主处理器；10、从电路板；11、主电路板；12、母接口；13、公接口;14、柜门状态监测模块。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。

实施例一

一种U位数字化管控装置，如图1所示，包括主机和从机，其中，从机包括从处理器1、标签读写模块2、指示灯模块3、感应模块4、数据总线5、串口、电源模块6。主处理器9与从处理器1之间的区别在于，主处理器9除从机所具备的模块外，还包括通信模块7和存储模块8，且主机上的从处理器1替换为主处理器9。

如图2所示，为主处理器9或从处理器1的电路图，主处理器9与从处理器1可采用相同的微控制器，仅对微控制器中的程序进行修改即可实现主处理器9或从处理器1的功能。主处理器9用于通过数据总线5将第一控制信号传输到一个或多个从机的从处理器1后，从处理器1用于根据第一控制信号，返回该从处理器1所监测的U位数量，主处理器9根据从处理器1所监测的U位数量及其主处理器9所监测的U位数量统计总U位数量。从处理器1/主处理器9用于发送第二控制信号，标签读写模块2根据第二控制信号读取电子标签的第一配置信息，数据总线5根据第二控制信号将电子标签的第一配置信息及其U位位置发送至主处理器9，指示灯模块3包括多个指示灯31，指示灯模块3根据第二控制信号，将电子标签对应U位位置的指示灯31点亮。主处理还用于发送第三控制信号，通信模块7根据第三控制信号发出第一配置信息及其U位位置。主处理器9还用于发送第四控制信号，第四控制信号用于控制标签读写模块2对相应的电子标签写入第二配置信息。

如图3和图4所示，为标签读写模块2的电路图，它与主处理器9或从处理器1连接，包括RFID读写电路21、模拟开关电路22和天线231电路23，天线231电路23包括多个天线231，RFID读写电路21与天线231电路23之间通过模拟开关电路22连接，RFID读写电路21根据主处理器9/从处理器1判断的存在电子标签的U位位置，控制模拟开关开启天线231电路23中对应U位位置的天线231。在本实施例中，RFID读写电路21即具备读取功能，又具备写入功能。当主处理器9发出第四控制信号后，RFID读写电路21通过模拟开关开启对应U位位置的天线231，将第二配置信息写入电子标签中。模拟开关电路22用于根据RFID读写电路21的指令，使对应U位位置的天线231通电工作。在本实施例中，如图4所示，一个RFID读写电路21中共有6个天线231。

如图5所示，为指示灯模块3的电路图。指示灯模块3与主处理器9/从处理器1连接，包括多个指示灯31，多个指示灯31之间通过串行电路显示，实现一个I/O口控制，在本实施例中，指示灯31的数量为6个。指示灯31可显示多种颜色，在其他实施例中，主处理可根据用户的需求发送指令，对指示灯31进行轮流显示、通过将所需U位位置的灯光颜色与其他U位位置的灯光颜色区分开来以突出显示所需U位位置等多种操作。

如图6所示，为存储模块8的电路图。它只存在于主机中，与主处理器9连接，用于存储解密密钥，解密密钥与第一配置信息中的加密密钥所对应，只有当第一配置信息中的加密密钥与存储模块8中的解密密钥配对成功后，处理器才会发出第三控制信号，通过通信模块7将第一配置信息及U位位置发送出去。将解密密钥只存储在主机的存储模块8后，后期对装置进行升级时，只需要对主机中的存储模块8进行升级即可，不需要对其他的从机做任何修改，从而提高了更新的效率。

如图7所示，为柜门状态监测模块14的电路图。它只存在于主机中，与主处理器9连接。用于监测机柜门的开关状态。

如图8所示，为感应模块4的电路图。它包括多个感应元件，感应元件的数量与天线231的数量一致。在本发明的实施例中，感应元件为霍尔传感器，与天线231相邻设置，用于感应对应位置天线231上方是否有电子标签靠近。在其他实施例中，感应元件也可以是具有感应电子标签是否靠近功能的元件。主机和从机拼接后，主处理器9根据主机与从机的位置关系、以及感应模块4中感应元件的位置关系，对U位进行排序，U位位置根据其对应的感应元件在主机/从机中的位置、以及感应模块4中的判断。

如图9所示，为数据总线5和通信模块7的电路图，它与主机或从机连接。其中，通信模块7仅在主机中存在。在本实施例中，数据总线5包括RS485电路，具有北向接口和南向接口，以实现相邻主机或从机之间的信号传输；还包括用于主机处理器和从机处理器1串口通信，也是连接在北向接口和南向接口，这个串行通信电路的目的是能够自动分配每节模块的地址，通过这个地址码，就可以知道有多少节模块。主机的主处理器和从机的从处理器1之间通过各自的USART,(串口)数据通信，其作用是配置其各自的RS485地址，从而查询到有多少个从机上线。

为了减少配置工作及尽最大可能提高主机对从机的轮询效率，初始化完成后，主机给第一节从机分配485地址，第一节从机给第二节从机分配地址，以此类推。最后一节从机将模块数量返回给上一节从机，如此类推，主机得到从机数量，据此决定需要轮询的从机地址范围，从而避免了盲目轮询。

参见图1：第一节模块为主机，它的串口与下一节模块的串口连接，依次类推。主机默认地址为1，它将其地址自增后，通过串口，设置给从机1，从机1将地址自增后设置给从机2，以此类推。最后一节从机往下级设置地址的串口不会收到数据，故它判断自身为最后一节从机，它将从机数量通过串口上传给从机n-1，从机n-1再将模块数量加1后上传给从机n-2。如此，主机得到从机的数量。

主机定时给下一节从机设置地址，如此，便可以保证得到最新的从机数量。

如图10所示，为电源模块6的电路图。可直接将12V电压转化为所需供电的3.3V电压。

如图11所示，为本发明的工作流程图。装置开启后，硬件初始化，主处理器9对所有U位的数量进行采集，使RS485总线节点数据轮询获取主机和从机内的U位占用状态，获取电子标签内的信息。当电子标签在位时，霍尔传感器触发，RFID读写电路21发出标签射频信号，模拟开关电路22并打开天线231电路23中对应的天线231，获取标签数据，U位状态LED灯点亮。当电子标签不在位时，霍尔传感器不触发，RFID读写电路关闭，多路模拟开关电路22关闭，U位状态LED灯不亮，模拟开关电路22由处理器控制，具备一路输入多路输出的功能。主处理器9获取所有在位的电子标签数据后，将数据发送至智能服务主机，由智能服务主机将数据转发至运维平台。

U位数字化管控装置通过上述模块布局，使电路板上的布局更加简单。将解锁密钥均存储在主机的存储模块8中，节省了从机上所需要的布置的用来存储解锁密钥的存储元件；其次电源模块6直接将12V电压转化为3.3V电压，而不是需要两级电路来实现转化，节省了电源模块6的空间；而指示灯31的串行控制，与并行控制相比，同样节省了指示灯模块3的空间。

在本实施例中，“第一控制信号”为用于获取U位数量的指令。“第二控制信号”为用于读取电子标签中第一配置信息、U位位置、以及点亮对应电子标签位置指示灯的指令。“第三控制信号”为用于将第一配置信息和U位位置发送出去的指令。“第四控制信号”为用于将第二配置信息写入电子标签的指令。“第一配置信息”为电子标签中存储的对应服务器的型号、容量、编号、加密密钥、U为状态信息和标签物理卡号等信息。“第二配置信息”为用于写入电子标签的服务器的型号、容量、编号、加密密钥等信息。

实施例二

一种U位数字化管控装置的电路板,如图12和图13所示，为从电路板10的正面和反面结构示意图。主机的主电路板11和从机的从电路板10，从电路板10的正面间隔设置有多个指示灯31，从电路板10正面位于指示灯31的周围绕有天线231，从电路板10正面在两个相邻指示灯31之间的空间分别设置有电源模块6、数据总线5；从电路板10的反面，位于指示灯31的正对面设有感应模块4，从电路板10的中部设有标签读写模块2、从处理器1，从电路板长度方向的两端设有数据总线5的母接口12和公接口13。

如图14和图15所示，为主电路板11的正面和反面结构示意图。主电路板11在从电路板10的基础上，在从处理器1的位置将从处理器1替换为主处理器9，在数据总线5的边上设置通信模块7，并在主电路板11的正面位于相邻两个指示灯31之间设置存储模块8。

通过上述模块在电路板上的排布，使得电路板的面积减小，从而减小用于包覆该电路板的壳体的体积。使装置更加小巧、轻便。

结合本文所揭示实施例描述的各种例示性逻辑块、模块、电路、元件及/或组件均可借助通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑组件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或经设计以执行本文所描述功能的任何组合来实施或执行。通用处理器可以是微处理器，但另一选择为，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算组件的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或一个以上微处理器与DSP核心的联合或任何其它这种配置。

结合本文所揭示实施例描述的方法或算法可直接包含在硬件、可由处理器执行的软件模块或两者的组合中。软件模块可驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬磁盘、可装卸磁盘、CD-ROM或所属技术领域中已知的任何其它形式的计算机可读媒体中。计算机可读媒体可耦合到所述处理器以使所述处理器可从计算机可读媒体读取信息及将信息写入到所述计算机可读媒体。或者，计算机可读媒体可集成到处理器。

Claims (9)

1.一种U位数字化管控装置,其特征在于，主机和从机，所述从机包括从处理器(1)、标签读写模块(2)、指示灯模块(3)、感应模块(4)、数据总线(5)、串口、电源模块(6)，所述主机在从机所具备的模块的基础上，还包括通信模块(7)和存储模块(8)，且在主机上从处理器(1)替换为主处理器(9);

所述主处理器(9)用于通过数据总线(5)将第一控制信号传输到一个或多个从机的从处理器(1)后，所述从处理器(1)用于根据所述第一控制信号，返回该从处理器(1)所监测的U位数量，所述主处理器(9)根据所述从处理器(1)所监测的U位数量及其主处理器(9)所监测的U位数量统计总U位数量；

感应模块(4)包括多个感应元件，当感应元件监测到有电子标签时，从处理器(1)/主处理器(9) 通过数据总线发送第二控制信号，标签读写模块(2)根据第二控制信号读取电子标签的第一配置信息，数据总线(5)根据第二控制信号将电子标签的第一配置信息及其U位位置发送至主处理器(9)，指示灯模块(3)包括多个指示灯(31)，指示灯模块(3)根据第二控制信号，将电子标签对应U位位置的指示灯(31)点亮，所述感应元件为霍尔传感器；

存储模块(8)存储有与电子标签中第一配置信息包含的加密密钥对应的解密密钥，当第一配置信息中的加密密钥与解密密钥配对后，主处理器(9)发出第三控制信号，所述通信模块(7)根据所述第三控制信号发出第一配置信息及其U位位置。

2.根据权利要求1所述的一种U位数字化管控装置，其特征在于，所述标签读写模块(2)包括RFID读写电路(21)、模拟开关电路(22)和天线(231)电路(23)，所述天线(231)电路(23)包括多个天线(231)，所述RFID读写电路(21)与天线(231)电路(23)之间通过模拟开关电路(22)连接，所述RFID读写电路(21)根据所述主处理器(9)/从处理器(1)判断的存在电子标签的U位位置，控制模拟开关开启天线(231)电路(23)中对应U位位置的天线(231)。

3.根据权利要求2所述的一种U位数字化管控装置，其特征在于，所述主机/从机的U位数量等于其对应的所述感应模块(4)内感应元件的数量或所述天线(231)模块中天线(231)的数量。

4.根据权利要求2所述的一种U位数字化管控装置，其特征在于，所述主机和从机拼接后，主处理器(9)根据主机与从机的位置关系、以及感应模块(4)中感应元件的位置关系，对U位进行排序，U位位置根据其对应的感应元件在主机/从机中的位置、以及感应模块(4)中的判断。

5.根据权利要求1所述的一种U位数字化管控装置，其特征在于，所述指示灯模块(3)的多个指示灯(31)通过串行电路显示。

6.根据权利要求1所述的一种U位数字化管控装置，其特征在于，所述主机给第一节从机分配地址，第一节从机再将地址分配给下一节从机，从而将地址分配至最后一节从机，最后一节从机往下设置地址的串口不会受到数据，判断为最后一节从机，最后一节从机将从机数量通过上一级从机，依次返回至主机。

7.根据权利要求1所述的一种U位数字化管控装置，其特征在于，所述主机中还设有柜门状态监测模块(14)，与所述主处理器(9)连接，用于监测柜门的开关。

8.根据权利要求1所述的一种U位数字化管控装置，其特征在于，所述主处理器(9)还用于发送第四控制信号，所述第四控制信号用于控制标签读写模块(2)对相应的电子标签写入第二配置信息。

9.一种U位数字化管控装置的电路板，其特征在于，包括主机的主电路板(11)和从机的从电路板(10)，所述从电路板(10)的正面间隔设置有多个指示灯(31)，从电路板(10)正面位于指示灯(31)的周围绕有天线(231)，从电路板(10)正面在两个相邻指示灯(31)之间的空间分别设置有电源模块(6)、数据总线(5)；从电路板(10)的反面，位于指示灯(31)的正对面设有感应模块(4)，从电路板(10)的中部设有标签读写模块(2)、从处理器(1)，从电路板长度方向的两端设有数据总线(5)的母接口(12)和公接口(13)；感应模块(4)包括多个感应元件，所述感应元件为霍尔传感器；

主电路板(11)在从电路板(10)的基础上，在从处理器(1)的位置将从处理器(1)替换为主处理器(9)，在数据总线(5)的边上设置通信模块(7)，并在主电路板(11)的正面位于相邻两个指示灯(31)之间设置存储模块(8)。

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