CN111538689B - 两端异构的多通道pcie转接卡 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子设备技术领域，具体涉及一种两端异构的多通道PCIE转接卡，旨在解决现有技术中PCIE转接卡无法满足通讯设备接口的多样化需求的问题。本发明提供的转接卡通过多路复用器控制模块连接输入端和输出端，输入端用过PCIE数据位控制模块选择配置PCIE金手指的数据位，输出端能够支持PCIE扩展插槽、ERmet ZD连接器、QSFP光纤模块多通道，能够适用于PCIE1.0‑4.0，不仅可以兼容更宽速率范围的信号传输，更打破了传统PCIE转接卡扩展仅仅局限于PCIE插槽的方式，增加了I/O扩展的种类，可满足服务器、储存系统多种配置的扩展需求，避免现有技术中预留的专门扩展卡接口不足而带来的诸多不便，节约主板空间，且能够有效降低产品的开发成本，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于电子设备技术领域，具体涉及一种两端异构的多通道PCIE转接卡。
背景技术
PCI-Express(peripheral component interconnect express)简称PCIE是一种高速串行计算机扩展总线标准，是由英特尔在2001年提出的，目前发展到PCIE4.0技术，已经成为CPU的标准接口。现有技术中，PCI-Express硬件连接器主要是PCIE插槽，包含有X1、X4、X8、X16等多种规格。随着人工智能技术的高速发展以及PCIE技术不断更新，各种基于PCIE协议的通讯设备应运而生，桥接通讯设备与CPU的数据传输的PCIE转接卡已经成为时代的需求。然而现有PCIE的扩展仅仅局限于使用PCIE插槽的形式，即无法满足通讯设备接口的多样化需求，也无法满足通讯设备和CPU之间的信号交换速率需求。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中PCIE转接卡无法满足通讯设备接口的多样化需求的问题，本发明提供一种两端异构的多通道PCIE转接卡，其包括：输入端和输出端，所述输入端和所述输出端通过多路复用控制模块连接；
所述输入端包括PCIE金手指和PCIE数据位控制模块，所述PCIE金手指与所述PCIE数据位控制模块连接；
所述输出端包括PCIE扩展插槽、ERmet ZD连接器、QSFP光纤模块，所述PCIE金手指通过所述多路复用控制模块分别与所述PCIE扩展插槽、所述ERmet ZD连接器、所述QSFP光纤模块连接。
在一些优选技术方案中，所述多路复用控制模块包括4通道高性能差动开关模块和电源模块，所述电源模块与所述4通道高性能差动开关模块连接。
在一些优选技术方案中，所述4通道高性能差动开关模块包括多个4通道高性能差动开关和单片机，多个所述4通道高性能差动开关分别与所述单片机连接，多个所述4通道高性能差动开关与所述输出端连接。
在一些优选技术方案中，所述输入端还包括外接电源模块，所述外接电源模块与所述PCIE金手指连接。
在一些优选技术方案中，所述金手指为PCIE X16金手指。
在一些优选技术方案中，所述PCIE数据位控制模块包括第一至第四电阻，所述第一至第四电阻一一对应地与所述PCIE金手指上的四个数据位检测信号连接。
在一些优选技术方案中，所述PCIE扩展插槽为16位的PCIE标准插槽。
在一些优选技术方案中，所述QSFP光纤模块包括两个QSFP光纤模块。
在一些优选技术方案中，所述外接电源模块包括电源连接器和磁珠。
在一些优选技术方案中，所述磁珠为两个，两个所述磁珠分别用于选择所述转接卡的供电模式。
本发明的有益效果：
本发明两端异构的多通道PCIE转接卡，通过多路复用模块连接输入端和输出端，通过单片机来配置I/O传输路径，不仅可以兼容更宽速率范围的信号传输，更打破了传统PCIE转接卡扩展仅仅局限于PCIE插槽的方式，增加了I/O扩展的种类，而且ERmet ZD连接器有配套高速线缆，增加系统配置灵活性，从而极大的扩展了PCIE的I/O资源，满足用户的扩展需求。
本发明多通道、两端异构的结构能够使得本发明的转接卡能够适用于PCIE1.0-4.0，可满足服务器、储存系统多种配置的扩展需求，避免现有技术中预留的专门扩展卡接口不足而带来的诸多不便，节约主板空间，且能够有效降低产品的开发成本，具有广泛的应用前景。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种实施例的两端异构的多通道PCIE转接卡结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
本发明的两端异构的多通道PCIE转接卡包括：输入端和输出端，所述输入端和所述输出端通过多路复用控制模块连接；
所述输入端包括PCIE金手指和PCIE数据位控制模块，所述PCIE金手指与所述PCIE数据位控制模块连接；
所述输出端包括PCIE扩展插槽、ERmet ZD连接器、QSFP(Quad Small Form-factorPluggable)光纤模块，所述PCIE金手指通过所述多路复用控制模块分别与所述PCIE扩展插槽、所述ERmet ZD连接器、所述QSFP光纤模块连接。其中，ERmet ZD连接器为ERNI公司的背板连接器；QSFP光纤模块为四通路小型可插拔式光纤模块。
为了更清晰地对本发明两端异构的多通道PCIE转接卡进行说明，下面结合附图对本方发明一种优选实施例进行展开详述。
作为本发明的一个优选实施例，本发明的两端异构的多通道PCIE转接卡如图1所示，本发明优选实施例的两端异构的多通道PCIE转接卡包括输入端和输出端，进一步地，输入端和输出端之间通过多路复用控制模块连接；
具体地，输入端包括PCIE金手指和PCIE数据位控制模块，其中，在本发明优选实施例中，PCIE金手指选用标准的PCIE X16金手指，信号由PCIE金手指引入，PCIE金手指与PCIE数据位控制模块连接，PCIE数据位控制模块用于控制CPU与PCIE转接卡数据位控制。
在本发明的优选实施例中，PCIE数据位控制模块包括第一至第四电阻，第一至第三个电阻与PCIE金手指的第一至三个数据位断开，第四电阻与PCIE金手指上第四个数据位检测信号连接。具体地，PCIE数据位控制模块为四个电阻构成的配置模块，PCIE金手指上PRSNT2#1、PRSNT2#2、PRSNT2#3、PRSNT2#4这四个信号分别连接到PCIE数据位控制模块中的四个电阻R1、R2、R3、R4上，分别对应PCIE X2、PCIE X4、PCIE X8、PCIE X16数据位的选择。
进一步地，本发明两端异构的多通道PCIE转接卡输出端包括PCIE扩展插槽、ERmetZD连接器、QSFP光纤模块，PCIE金手指通过多路复用控制模块分别与所述PCIE扩展插槽、所述ERmet ZD连接器、所述QSFP光纤模块连接。在本发明的优选实施例中，ERmet ZD连接器其为支持速度高达12.5Gbps的高速差分应用而设计，属于高速ZD连接器，其配套的高速线缆能够增加系统配置灵活性，从而极大的扩展了PCIE的I/O资源，满足用户的扩展需求。
多路复用控制模块用于控制本发明两端异构的多通道PCIE转接卡的输出路径，其包括4通道高性能差动开关模块和电源模块，电源模块与4通道高性能差动开关模块连接。具体地，4通道高性能差动开关模块包括多个4通道高性能差动开关和单片机，多个4通道高性能差动开关分别与单片机连接，多个4通道高性能差动开关与本发明两端异构的多通道PCIE转接卡输出端连接。进一步地，本发明4通道高性能差动开关模块中每个4通道高性能差动开关均能够切换四条差分通道，其在CPU应用中能从一个源分射到两个目标位置的两条完整PCI Express通道，单片机用于对多个4通道高性能差动开关进行配置，进而控制4通道高性能差动开关的各个通道输出。
进一步地，本发明优选实施例中电源模块为3.3V电压输出，一部分用于PCIE部分信号上拉电源，一部分用于4通道高性能差动开关供电，另一部分用于单片机的电源供电。
在一些优选实施例中，PCIE扩展插槽为16位的PCIE标准插槽，可以兼容X2、X4、X8、X16。
更近一步地，本发明优选实施例的ERmet ZD连接器可传输20对差分I/O信号，其中16对用于连接PCIE I/O信号，一对用于PCIE时钟传输，其他用于单端信号配置。
本发明优选实施例的QSFP光纤模块包括两个QSFP光纤模块。具体地，每个光纤模块支持8对差分，共需要两个QSFP光纤模块。
在一些优选实施例中，本发明的两端异构的多通道PCIE转接卡输入端还包括外接电源模块，外接电源模块与PCIE金手指连接用于外部输入，所述外接电源模块包括电源连接器和磁珠，优选地，所述磁珠为两个，两个磁珠分别用于选择本发明PCIE转接卡的供电模式，具体地，通过两个磁珠F1/F2配置可选择本发明PCIE金手指外接12V供电或者PCIE金手指12V直接供电。
参阅图1，本发明两端异构的多通道PCIE转接卡工作流程为：信号由输入端PCIE金手指引入，通过PCIE数据位控制模块中电阻的选择，配置CPU端PCIE I/O数据位的选择。其中R1对应PCIE X2；R2对应PCIE X4；R3对应PCIE X8；R4对应PCIE X16，通过选择其中的某一个电阻来进行数据位的选择。
进一步地，本发明通过多路复用控制模块连接输入端和输出端，多路复用控制模块用于控制输出路径，其包括4通道高性能差动开关模块和单片机，具体地，4通道高性能差动开关模块由多个4通道高性能差动开关和单片机构成。所有4通道高性能差动开关的通道控制位(SEL设置PIN)连接到单片机数据端口，通过单片机来控制4通道高性能差动开关的各个通道输出。单片机可以控制4通道高性能差动开关输出三种模式，模式一用于选择PCIE扩展槽的输出路径，模式二用于选择ERmet ZD连接器的输出路径，模式三用于选择QSFP光纤模块输出路径。
本发明PCIE转接卡的输出端共包含三种传输通道：通道一，PCIE金手指通过多路复用控制模块传输到PCIE扩展槽，用于PCIE金手指连接形式的通讯设备；通道二，PCIE金手指通过多路复用控制模块传输到ERmet ZD连接器，用于ERmet ZD连接器连接形式的通讯设备；通道三，PCIE金手指通过多路复用控制模块传输到QSFP光纤模块，用于QSFP光纤模块连接形式的通讯设备。
上述本申请实施例中的技术方案中，至少具有如下的技术效果及优点：
本发明两端异构的多通道PCIE转接卡，通过多路复用器模块连接输入端和输出端，来配置I/O传输路径，不仅可以兼容更宽速率范围的信号传输，更打破了传统PCIE转接卡扩展仅仅局限于PCIE插槽的方式，增加了I/O扩展的种类，而且ERmet ZD连接器有配套高速线缆，增加系统配置灵活性，从而极大的扩展了PCIE的I/O资源，满足用户的扩展需求。
本发明多通道、两端异构的结构能够使得本发明的转接卡能够适用于PCIE1.0-4.0，可满足服务器、储存系统多种配置的扩展需求，避免现有技术中预留的专门扩展卡接口不足而带来的诸多不便，节约主板空间，且能够有效降低产品的开发成本，具有广泛的应用前景。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.两端异构的多通道PCIE转接卡，其特征在于，所述转接卡包括输入端和输出端，所述输入端和所述输出端通过多路复用控制模块连接；
所述输入端包括PCIE金手指和PCIE数据位控制模块，所述PCIE金手指与所述PCIE数据位控制模块连接；PCIE数据位控制模块包括第一至第四电阻，第一至第三个电阻与PCIE金手指的第一至三个数据位断开，第四电阻与PCIE金手指上第四个数据位检测信号连接；PCIE数据位控制模块为四个电阻构成的配置模块，PCIE金手指上PRSNT2#1、PRSNT2#2、PRSNT2#3和PRSNT2#4这四个信号分别连接到PCIE数据位控制模块中的四个电阻R1、R2、R3和R4上，分别对应PCIE X2、PCIE X4、PCIE X8和PCIE X16数据位的选择；
输入端还包括外接电源模块，外接电源模块与PCIE金手指连接用于外部输入，所述外接电源模块包括电源连接器和磁珠，所述磁珠为两个，两个磁珠分别用于选择PCIE转接卡的供电模式，通过两个磁珠F1/F2配置可选择PCIE金手指外接12V供电或者PCIE金手指12 V直接供电；
所述输出端包括PCIE扩展插槽、ERmet ZD连接器和QSFP光纤模块，所述PCIE金手指通过所述多路复用控制模块分别与所述PCIE扩展插槽、所述ERmet ZD连接器和所述QSFP光纤模块连接；
所述多路复用控制模块包括4通道高性能差动开关模块和电源模块，所述电源模块与所述4通道高性能差动开关模块连接；所述4通道高性能差动开关模块包括多个4通道高性能差动开关和单片机，多个所述4通道高性能差动开关与所述单片机连接，多个所述4通道高性能差动开关与所述输出端连接；4通道高性能差动开关模块中每个4通道高性能差动开关均能够切换四条差分通道，其在CPU应用中能从一个源分射到两个目标位置的两条完整PCI Express 通道，单片机用于对多个4通道高性能差动开关进行配置，进而控制4通道高性能差动开关的各个通道输出；
电源模块一部分用于PCIE部分信号上拉电源，一部分用于4通道高性能差动开关供电，另一部分用于单片机的电源供电；
ERmet ZD连接器可传输20对差分I/O信号，其中16对用于连接PCIE I/O信号，一对用于PCIE时钟传输，其他用于单端信号配置；
两端异构的多通道PCIE转接卡工作流程为：信号由输入端PCIE金手指引入，通过PCIE数据位控制模块中电阻的选择，配置CPU端PCIE I/O数据位的选择；
通过单片机来控制4通道高性能差动开关的各个通道输出，包括三种模式，模式一用于选择PCIE扩展槽的输出路径，模式二用于选择ERmet ZD连接器的输出路径，模式三用于选择QSFP光纤模块输出路径；
输出端共包含三种传输通道：通道一，PCIE金手指通过多路复用控制模块传输到PCIE扩展槽，用于PCIE金手指连接形式的通讯设备；通道二，PCIE金手指通过多路复用控制模块传输到ERmet ZD连接器，用于ERmet ZD连接器连接形式的通讯设备；通道三，PCIE金手指通过多路复用控制模块传输到QSFP光纤模块，用于QSFP光纤模块连接形式的通讯设备。
2.根据权利要求1所述的两端异构的多通道PCIE转接卡，其特征在于，所述金手指为PCIE X16金手指。
3.根据权利要求1所述的两端异构的多通道PCIE转接卡，其特征在于，所述PCIE扩展插槽为16位的PCIE标准插槽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100190 No. 95 East Zhongguancun Road, Beijing, Haidian District Applicant after: INSTITUTE OF AUTOMATION, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Applicant after: Guangdong Institute of artificial intelligence and advanced computing Address before: 100190 No. 95 East Zhongguancun Road, Beijing, Haidian District Applicant before: INSTITUTE OF AUTOMATION, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Applicant before: Guangzhou Institute of artificial intelligence and advanced computing, Institute of automation, Chinese Academy of Sciences |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |