CN110647481A - 转换板卡和硬盘接口装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转换板卡和硬盘接口装置，该转换板卡包括SAS端口到SATA端口协议转换器、SAS端口以及SATA端口；SAS端口的一侧设置成与主板连接，SAS端口的另一侧设置成根据SAS2.0规范与协议转换器进行通信；SATA端口的一侧设置成与SATA硬盘连接，SATA端口的另一侧设置成根据SATA3.0规范与协议转换器进行通信；协议转换器用于采用SAS协议以及SATA协议对数据进行双向转换。转换板卡和硬盘接口装置提高了SATA硬盘的应用范围，增大了整个系统的存储容量，提高了整个系统的存储性能，并且相应地降低了单位存储空间的成本。

Description

转换板卡和硬盘接口装置
技术领域
本发明涉及数据转换技术，尤指一种转换板卡和硬盘接口装置。
背景技术
随着存储行业的应用领域越来越广，客户已经不仅仅要求存储设备具备高可靠性，尤其是在一些中小规模的客户，开始追求存储设备的高性价比，既希望存储设备的价格低廉，又希望存储设备能够提供高效的存储性能，满足业务的需求。影响存储设备价格的关键部件之一是硬盘，依据硬盘与主板之间的通信协议，目前主流的存储硬盘分为在主板与硬盘之间根据SAS协议进行通信的SAS(Serial Attached SCSI，串行SCSI)硬盘和在主板与硬盘之间根据SATA协议进行通信的SATA(Serial Advanced Technology Attachment，串行高级技术附件)硬盘这两种类型，两种硬盘价格差距可达一倍以上，SAS硬盘的价格比SATA硬盘的价格更高，但是SAS硬盘的性能更高，为了保持存储设备价格低廉的同时还能够让存储设备提供高效的存储性能，同时使用SAS硬盘和SATA硬盘能够达到上述目的，使用SATA硬盘可以拉低单位存储空间的成本，使用SAS硬盘可以为关键数据提供高的效的存储性能。为了达到上述目的，一台存储设备需要能够采用SAS协议与SAS硬盘通信，并且还能够采用SATA协议与SATA硬盘通信，因此一台存储设备需要兼容SAS协议和SATA协议，就需要投入大量的资深研发人员针对SAS协议和SATA协议为主板进行底层软件的适配开发，项目周期很长，投入很高，因此升高了单位存储空间的成本。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种转换板卡和一种硬盘接口装置，其能够使具有SAS端口的主板与SATA硬盘灵活地搭配使用，降低整个存储系统的成本。
为了达到本发明目的，本发明实施例提供了一种转换板卡，该转换板卡包括SAS端口到SATA端口协议转换器、SAS端口以及SATA端口；
SAS端口的一侧设置成与主板连接，SAS端口的另一侧设置成根据SAS2.0规范与协议转换器进行通信；
SATA端口的一侧设置成与SATA硬盘连接，SATA端口的另一侧设置成根据SATA3.0规范与协议转换器进行通信；
协议转换器用于采用支持SAS到SATA的基本协议转换的固件将根据SAS2.0规范输入的数据转换成根据SATA3.0规范输出的数据，以及将根据SATA3.0规范输入的数据转换成根据SAS2.0规范输出的数据。
在一个可选的实施例中，与转换板卡通过SAS端口进行通信的主板具有SAS协议驱动层而不具有SATA协议驱动层。
在一个可选的实施例中，转换板卡还包括通过SPI接口与协议转换器连接的闪存，在闪存中存储了协议转换器的支持SAS到SATA的基本协议转换的固件。
在一个可选的实施例中，转换板卡还包括与协议转换器连接的通用异步收发传输器UART接口，作为在开发程序时的调试接口以及在生产时的SAS地址烧录接口。
在一个可选的实施例中，转换板卡还包括复位IC，复位IC设置成实时监控协议转换器的输入电压，以在输入电压降至协议转换器的工作电压的低压阈值以下时关闭协议转换器。
在一个可选的实施例中，转换板卡还包括自恢复保险丝，自恢复保险丝被设置成防止从SAS端口中的板载电源接口引入的电源电压过压以及在将转换板卡通过SAS端口与主板热插拔时电源电压对转换板卡的瞬时电流冲击。
在一个可选的实施例中，转换板卡还包括电源树，电源树包括一个或多个降压转换器，以从降压转换器的输出端向SATA端口以及协议转换器输出适配的电压。
在一个可选的实施例中，转换板卡固定于硬盘支承器，并且与硬盘支承器所支承的SATA硬盘通过SATA端口连接。
在一个可选的实施例中，转换板卡的SATA端口是双SATA端口或者是单SATA端口。
为了达到上述目的，本发明实施例提供了一种硬盘接口装置，该接口装置包括上述实施例中的转换板卡以及硬盘支承器；其中，硬盘支承器用于支承SATA硬盘以及固定转换板卡，转换板卡通过其SATA接口与支承于硬盘支承器的SATA硬盘连接。
本发明实施例的有益效果在于，转换板卡提高了SATA硬盘的应用范围，增大了整个系统的存储容量，提高了整个系统的存储性能，并且相应地降低了单位存储空间的成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为SATA硬盘、主机、SAS硬盘以及本发明实施例提供的转换板卡在使用时的连接示意图；
图2为本发明实施例提供的转换板卡的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的硬盘接口装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
随着存储行业的应用领域越来越广，客户已经不仅仅要求存储设备具备高可靠性，尤其是在一些中小规模的客户，开始追求存储设备的高性价比，既希望存储设备的价格低廉，又希望存储设备能够提供高效的存储性能，满足业务的需求。影响存储设备价格的关键部件之一是硬盘，依据硬盘与主板之间的通信协议，目前主流的存储硬盘分为在主板与硬盘之间根据SAS协议进行通信的SAS(Serial Attached SCSI，串行SCSI)硬盘和在主板与硬盘之间根据SATA协议进行通信的SATA(Serial Advanced Technology Attachment，串行高级技术附件)硬盘这两种类型，两种硬盘价格差距可达一倍以上，SAS硬盘的价格比SATA硬盘的价格更高，但是SAS硬盘的性能更高，为了保持存储设备价格低廉的同时还能够让存储设备提供高效的存储性能，同时使用SAS硬盘和SATA硬盘能够达到上述目的，使用SATA硬盘可以拉低单位存储空间的成本，使用SAS硬盘可以为关键数据提供高的效的存储性能。为了达到上述目的，一台存储设备需要能够采用SAS协议与SAS硬盘通信，并且还能够采用SATA协议与SATA硬盘通信，因此一台存储设备需要兼容SAS协议和SATA协议，就需要投入大量的资深研发人员针对SAS协议和SATA协议为主板进行底层软件的适配开发，项目周期很长，投入很高，因此升高了单位存储空间的成本。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种转换板卡，如图1至图3所示，该转换板卡100包括SAS端口到SATA端口协议转换器110、SAS端口120以及SATA端口130。
其中，SAS端口120的一侧设置成与主板200连接，SAS端口的另一侧设置成根据SAS2.0规范与协议转换器110进行通信。
SATA端口130的一侧设置成与SATA硬盘300连接，SATA端口130的另一侧设置成根据SATA3.0规范与协议转换器110进行通信。
协议转换器110用于采用支持SAS到SATA的基本协议转换的固件将根据SAS2.0规范输入的数据转换成根据SATA3.0规范输出的数据，以及将根据SATA3.0规范输入的数据转换成根据SAS2.0规范输出的数据。转换板卡与主板200的通信可以是是双向的，并且转换板卡与SATA硬盘300的通信可以是双向的。当转换板卡100从主板200接收数据时，协议转换器110根据SAS2.0规范将通过SAS端口120从主板200接收到的数据转换成符合SATA3.0规范的数据，并且通过SATA端口130输出给SATA硬盘300。当转换板卡100从SATA硬盘300接收数据时，协议转换器110根据SATA3.0规范将通过SATA端口130从SATA硬盘300接收到的数据转换成符合SAS2.0规范的数据，并且通过SAS端口120输出给主板100。通过将转换板卡的SAS端口120以及SATA端口130分别连接到主板200以及SATA硬盘300，可以实现主板200通过其SAS端口与SATA硬盘300进行通信。同时，由于主板200能够通过其SAS端口直接与SAS硬盘进行通信，因此仅要求主板200具有SAS协议驱动层以及具有SAS端口就可以搭配本发明实施例提供的转换板卡100与SATA硬盘交换数据，因此降低了开发主板200的开发难度以及成本，进而降低了单位存储空间的成本。此外，采用转换板卡100可以不限定特定型号或功能的SATA硬盘才能与主板搭配，能够更加灵活地让SATA硬盘300与主板200兼容，即使当主板200仅具有SAS协议驱动层时，SATA硬盘300也可以与主板200进行通信。因此，本发明实施例提供的转换板卡提高了SATA硬盘的应用范围，增大了整个系统的存储容量，提高了整个系统的存储性能，并且相应地降低了单位存储空间的成本。
此外，如图1所示，主板200可以通过其端口所连接的背板与转换板卡100以及SAS硬盘进行通信。
在一个可选的实施例中，与转换板卡100连接的主板200具有SAS协议驱动层而不具有SATA协议驱动层。在此条件下，与同时具有SAS协议驱动层以及SATA协议驱动层的主板相比，开发主板200的难度以及成本降低了，因此降低了整个系统的成本。
在一个可选的实施例中，转换板卡100还包括通过SPI接口与协议转换器110连接的闪存(flash memory)140，在闪存140中存储了协议转换器的支持SAS到SATA的基本协议转换的固件。闪存本身是一种非易失性存储器，具有存取速度快的优点，因此，适合长期保存协议转换器110的固件，该固件可以支持协议转换器110将数据在符合SAS协议与符合SATA协议之间相互转换。
在一个可选的实施例中，转换板卡100还包括与协议转换器连接的通用异步收发传输器UART接口150，UART接口150在开发者为协议转换器110开发程序时以及灌入程序时作为调试(debug)接口，并且在生产时作为SAS地址烧录接口。
在一个可选的实施例中，转换板卡100还包括复位IC 160，复位IC160设置成实时监控协议转换器110的输入电压，以在输入电压降至协议转换器110的工作电压的低压阈值(通常为2.3V)以下时关闭协议转换器；这样可以防止因供电异常造成协议转换器110的功能异常、固件产生异常、以及协议转换过程中产生误码。
在一个可选的实施例中，转换板卡100还包括自恢复保险丝(eFuse)170，自恢复保险丝170被设置成防止从SAS端口120中的板载电源接口引入的电源电压过压，并且自恢复保险丝170还防止在将转换板卡100通过SAS端口120与主板200热插拔时电源电压对转换板卡100的瞬时电流冲击而使转换板卡100损坏。
在一个可选的实施例中，转换板卡100还包括电源树180，电源树180包括一个或多个降压转换器185，电源树180接入电源电压，可以是从SAS端口120接入电源电压；当转换板卡100包括自恢复保险丝170时，电源树180通过自恢复保险丝170接入电源电压；经过当电源树180中包括多个降压转换器185时，串联的多个降压转换器185可以对电源电压进行多次降压，直到从降压转换器185的输出端向SATA端口130以及协议转换器110输出适配的电压。向SATA端口130输出的适配的电压是5V和12V。向协议转换器110输出的适配的电压是2.5V和1V。2.5V电压和1V电压可以用作协议转换器110的不同部分的电源电压。通过向SATA端口130输出5V和12V的电压，可以向通过SATA端口130连接到转换板卡100的SATA硬盘输出工作电压，驱动SATA硬盘运行，12V电压用于带动SATA硬盘中的电机运转，5V电压用作SATA硬盘中的集成电路以及其中的各种芯片的运行。
在一个可选的实施例中，转换板卡100固定于硬盘支承器400，并且与硬盘支承器400所支承的SATA硬盘300通过SATA端口130连接。硬盘支承器400与转换板卡100固定连接，SATA硬盘300可以在使用的时候受到硬盘支承器400的支承，从而使SATA硬盘300通过SATA端口130与转换板卡100通信。
在一个可选的实施例中，转换板卡100的SATA端口130是双SATA端口或者是单SATA端口；当SATA端口130是双SATA端口时，协议转换器110可以是美满科技集团(MarvellTechnology Group Ltd.)出品的型号为88SF9210的协议转换器，可以与两个SATA硬盘通过SATA端口130进行通信，协议转换器110与每个SATA端口130之间的SATA传输线的传输速率是6Gb/s；当SATA端口130是单SATA端口时，协议转换器110可以是美满科技集团出品的型号为88SF9110的协议转换器。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种硬盘接口装置500，如图3所示，该硬盘接口装置500包括上述发明实施例中的任意一个发明实施例所提供的转换板卡100以及硬盘支承器400；其中，硬盘支承器400用于支承SATA硬盘以及固定转换板卡100，转换板卡100通过其SATA接口与支承于硬盘支承器400的SATA硬盘连接。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但上述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种转换板卡，其特征在于，包括SAS端口到SATA端口协议转换器、SAS端口以及SATA端口；
所述SAS端口的一侧设置成与主板连接，所述SAS端口的另一侧设置成根据SAS2.0规范与所述协议转换器进行通信；
所述SATA端口的一侧设置成与SATA硬盘连接，所述SATA端口的另一侧设置成根据SATA3.0规范与所述协议转换器进行通信；
所述协议转换器用于采用支持SAS到SATA的基本协议转换的固件将根据SAS2.0规范输入的数据转换成根据SATA3.0规范输出的数据，以及将根据SATA3.0规范输入的数据转换成根据SAS2.0规范输出的数据。
2.根据权利要求1所述的转换板卡，其中，与所述转换板卡通过SAS端口进行通信的所述主板具有SAS协议驱动层而不具有SATA协议驱动层。
3.根据权利要求1所述的转换板卡，其特征在于，所述转换板卡还包括通过SPI接口与所述协议转换器连接的闪存，在所述闪存中存储了所述协议转换器的支持SAS到SATA的基本协议转换的固件。
4.根据权利要求1所述的转换板卡，其特征在于，所述转换板卡还包括与所述协议转换器连接的通用异步收发传输器UART接口，作为在开发程序时的调试接口以及在生产时的SAS地址烧录接口。
5.根据权利要求1所述的转换板卡，其特征在于，所述转换板卡还包括复位IC，所述复位IC设置成实时监控协议转换器的输入电压，以在所述输入电压降至所述协议转换器的工作电压的低压阈值以下时关闭所述协议转换器。
6.根据权利要求1所述的转换板卡，其特征在于，所述转换板卡还包括自恢复保险丝，所述自恢复保险丝被设置成防止从所述SAS端口中的板载电源接口引入的电源电压过压以及在将所述转换板卡通过所述SAS端口与所述主板热插拔时电源电压对所述转换板卡的瞬时电流冲击。
7.根据权利要求1或6所述的转换板卡，其特征在于，所述转换板卡还包括电源树，所述电源树包括一个或多个降压转换器，以从降压转换器的输出端向所述SATA端口以及所述协议转换器输出适配的电压。
8.根据权利要求1所述的转换板卡，其特征在于，所述转换板卡固定于硬盘支承器，并且与所述硬盘支承器所支承的SATA硬盘通过所述SATA端口连接。
9.根据权利要求1所述的转换板卡，其特征在于，所述转换板卡的SATA端口是双SATA端口或者是单SATA端口。
10.一种硬盘接口装置，其特征在于，所述硬盘接口装置包括权利要求1-9中任意一项所述的转换板卡以及硬盘支承器；其中，所述硬盘支承器用于支承SATA硬盘以及固定所述转换板卡，所述转换板卡通过其SATA接口与支承于所述硬盘支承器的所述SATA硬盘连接。
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