CN111769863A - 一种用于tpcm通信的中继方法及中继板卡 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于TPCM通信的中继方法及中继板卡。中继板卡连接TPCM板卡和服务器主板，所述中继板卡包括单向总线收发器，所述单向总线收发器根据TPCM板卡的模式信号，驱动服务器主板与TPCM卡在当前模式下的通信。通过中继板卡实现TPCM板卡和服务器主板的连接，通过设置在中继板卡上的单向总线收发器增强TPCM通信信号的驱动能力，保证在长距离通信时的信号完整性。同时实现TPCM板卡在可信度量和安全监视两种工作模式下，通信信号均可有较好的信号质量。根据本发明的中继方法，无需改变原来的TPCM卡、线缆和主板，通过中继板卡实现增强TPCM通信信号质量。从而保证服务器与TPCM卡正常通信，实现安全可信度量及安全监视。

Description

一种用于TPCM通信的中继方法及中继板卡

技术领域

本发明涉及服务器通信技术领域，尤其是一种用于TPCM通信的中继方法及中继板卡。

背景技术

伴随云计算应用的发展，信息化逐渐覆盖到社会的各个领域，人们的日常工作生活越来越多的通过网络来进行交流。因此，云计算时代对服务器要求更加安全、稳定可靠。如果服务器系统被恶意攻击、篡改，会造成的不可估量的数据损失、财产损失和安全危害。近些年来，为了解决服务器关键设备安全可控，推动服务器安全发展。众多领域专家和企业工程师致力于可信平台控制模块(TPCM，Trusted Platform Control Module)标准定制和研发。服务器厂商也在主板设计时预留了适配TPCM模块的电路及连接器接口。多种形态的TPCM新产品逐渐被装配应用在服务器产品中。

通常TPCM卡有两种工作模式，可信度量模式和安全监视模式。TPCM标准通信信号包含两组SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)，SPI0连接BMC(BaseboardManagement Controller，基板管理控制器)和BMC ROM(read only memory，只读存储器)，SPI1总线连接PCH(Platform Controller Hub，intel公司的南桥芯片)和BIOS(BasicInput Output System，基本输入输出系统)ROM。在可信度量模式下，TPCM卡作为SPI0/1总线master端，可信度量主板的BMC ROM程序和BIOS ROM程序，防止关键设备程序被篡改；在安全监视模式下，TPCM卡和BMC ROM作为SPI0总线Slave端，BMC作为master端；TPCM卡和BIOS ROM作为SPI1总线Slave端，PCH作为master端,此时TPCM卡实时监视SPI0/1总线上的通信数据。

TPCM卡同时具有密码运算功能和TPCM功能。TPCM卡通过PCIE(peripheralcomponent interconnect express，一种高速串行计算机扩展总线标准)接口与服务器主板交互密码运算数据，因此通常被安装在服务尾部的PCIE插槽。同时，TPCM卡通过TPCM接口及线缆与服务器主板交互安全度量数据。当安装在服务器的PCIE插槽时，TPCM卡线缆长度大于400mm，超过BMC、PCH等芯片支持的通信距离；通过建立模型仿真，信号波形出现严重畸变：上升沿和下降沿变缓并伴有回钩，已经不满足通信信号质量要求。

目前使用串阻进行阻抗匹配，通过在主板端及TPCM板卡端同时放置串联电阻及下拉电阻，对链路进行阻抗匹配。在物理链路超长的情况下，即使通过阻抗匹配方法调整好信号波形的跳变边沿，信号幅值依旧会衰减。信号高电平电压距离VIH(输入高电平)的margin(幅值)降低，与此同时信号低电平电压距离VIL(输入低电平)的margin降低。导致通信数据错误，严重时无法通信。

发明内容

本发明提供了一种用于TPCM通信的中继方法及中继板卡，用于解决现有超长物理链路下，TPCM与主板通信质量差的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了一种中继板卡，所述中继板卡连接TPCM板卡和服务器主板，所述中继板卡包括单向总线收发器，所述单向总线收发器根据TPCM板卡的模式信号，驱动服务器主板与TPCM卡在当前模式下的通信。

进一步地，所述中继板卡包括两个单向总线收发器，其一单向总线收发器用于TPCM板卡与主板上BMC的通信，另一单向总线收发器用于TPCM卡与主板上BIOS的通信。

进一步地，所述单向总线收发器的开关引脚通过MOS管连接TPCM板卡的模式信号，根据所述模式信号控制单向总线收发器内的信号传输方向。

进一步地，所述中继板卡设置在服务器主板上，通过板间直插连接器连接服务器主板，通过线对板连接器连接TPCM板卡。

本发明第二方面提供了一种用于TPCM通信的中继方法，所述方法包括以下步骤：

TPCM板卡向中继板卡发送自身的工作模式信号；

中继板卡内的单向总线收发器基于所述工作模式信号，驱动服务器主板与TPCM板卡在当前工作模式下的通信。

进一步地，在所述步骤之前还包括：

通过中继板卡连接TPCM板卡和服务器主板。

进一步地，所述中继板卡包括两个单向总线收发器，其一单向总线收发器用于TPCM板卡与主板上BMC的通信，另一单向总线收发器用于TPCM卡与主板上BIOS的通信。

进一步地，所述单向总线收发器的开关引脚通过MOS管连接TPCM板卡的模式信号，根据所述模式信号控制单向总线收发器内的信号传输方向。

进一步地，所述根据所述模式信号控制单向总线收发器内的信号传输方向的具体过程为：

所述模式信号为高电平时，经过MOS管反向，单向总线收发器接收到低电平信号，单向总线收发器内信号传输方向为主板侧至TPCM板侧，信号SPI1_CS_N、SPI1_CLK、SPI1_MOSI由TPCM卡端输出到主板端，SPI1_MISO信号由主板端输出到TPCM卡端；

所述模式信号为低电平时，经过MOS管反向，单向总线收发器接收到高电平信号，单向总线收发器内信号传输方向为TPCM侧至主板侧，信号SPI1_CS_N、SPI1_CLK、SPI1_MOSI由主卡端输出到TPCM板端，SPI1_MISO信号由TPCM板端输出到主板端。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明通过设置中继板卡实现TPCM板卡和服务器主板的连接，通过设置在中继板卡上的单向总线收发器增强TPCM通信信号的驱动能力，保证在长距离通信时的信号完整性。同时根据TPCM信号中的ROM_done信号分时控制单向总线收发器的信号传输方向，实现TPCM板卡在可信度量和安全监视两种工作模式下，通信信号均可有较好的信号质量。根据本发明的中继方法，无需改变原来的TPCM卡、线缆和主板，通过中继板卡实现增强TPCM通信信号质量。从而保证服务器与TPCM卡正常通信，实现安全可信度量及安全监视。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。

图1是本发明所述中继板卡的连接关系示意图；

图2是本发明所述中继板卡的电路拓扑结构示意图；

图3是本发明所述中继方法的流程示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

如图1、2所示，本发明的中继板卡连接TPCM板卡和服务器主板，中继板卡包括单向总线收发器，单向总线收发器根据TPCM板卡的模式信号，驱动服务器主板与TPCM卡在当前模式下的通信。

中继板卡设置在服务器主板上，通过板间直插连接器连接服务器主板，通过线对板连接器连接TPCM板卡。板间直插连接器规格2.0mm引脚间距，数量2x10pin；线对板连接器规格2.0mm引脚间距，数量2x10pin。板间直插连接器和线对板连接器均有防呆设计，可有效避免装置配错；线缆端有卡扣，可牢固锁紧，防止线缆松动脱落。中继板卡留有安装孔，可通过螺钉固定在主板，牢固可靠。

中继板卡包括两个方向可控的单向总线收发器，型号为SN74AVCH4T245，用于增强驱动能力，芯片内部有Buffer电路，其驱动能力较好且延时较短。当工作在3.3V电压时，通信延时小于2.9ns。

TPCM板卡的主要通信信号为两组SPI总线。其中SPI0用于连接主板BMC和BMC ROM；SPI1用于连接主板PCH和BIOS ROM。BIOS_Done_N和BMC_Done_N信号连接到主板端CPLD，低电平时代表TPCM卡完成了可信度量,当主板CPLD检测BIOS_Done_N和BMC_Done_N低电平之后，开始控制主板开机运行。中继板卡上的两个单向总线收发器其一用于TPCM板卡与主板上BMC的通信，另一单向总线收发器用于TPCM卡与主板上BIOS的通信。

在中继板卡中复用BIOS_Done_N信号和BMC_Done_N信号控制总线收发器通信方向。为了不影响其驱动能力，BIOS_Done_N信号和BMC_Done_N信经过MOS管隔离后连接到单向总线收发器。在本电路中，BIOS_Done_N信号和BMC_Done_N信的静态消耗电流小于0.3uA，几乎不影响其驱动能力。

如图3所示，本发明利用上述中继板卡用于TPCM通信的中继方法包括以下步骤：

S1,TPCM板卡向中继板卡发送自身的工作模式信号；

S2,中继板卡内的单向总线收发器基于所述工作模式信号，驱动服务器主板与TPCM板卡在当前工作模式下的通信。

TPCM卡在两种工作模式，可信度量模式和安全监视模式，两种模式SPI总线信号传输方向相反。本发明实现自动切换信号传输方向设计如下：

步骤S2中，以SPI1总线链路为例进行说明。

TPCM卡启动后首先工作在可信度量模式，作为SPI总线master端。该模式下TPCM卡控制BIOS_Done_N为高电平。在中继板卡上，其信号经过MOS管反向后为低电平，控制单向总线收发器信号传输方向为B流向A(主板侧流向TPCM板侧)。此时，信号SPI1_CS_N、SPI1_CLK、SPI1_MOSI由TPCM卡端输出到主板BIOS ROM端，SPI1_MISO信号由主板端输出到TPCM卡端。

当度可信量操作结束后，TPCM卡进入安全监视模式，此时TPCM卡的SPI总线切换为slave端，同时将BIOS_Done_N信号拉低。在中继板卡上，BIOS_Done_N为低电平，经过MOS反向后为高电平，控制总线收发器信号传输方向为A流向B(TPCM板侧流向主板侧)。信号SPI1_CS_N、SPI1_CLK、SPI1_MOSI由主板端输出到TPCM卡端，SPI1_MISO信号由TPCM卡端输出到主板端。

TPCM接口中剩余单端信号线无需经过单向总线收发器SN74AVCH4T245增强驱动，在中继板卡设计中板间直插连接器和线对板连接器对应引脚直连，即TPCM卡端直接连接到主板端。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种中继板卡，其特征是，所述中继板卡连接TPCM板卡和服务器主板，所述中继板卡包括单向总线收发器，所述单向总线收发器根据TPCM板卡的模式信号，驱动服务器主板与TPCM卡在当前模式下的通信。

2.根据权利要求1所述中继板卡，其特征是，所述中继板卡包括两个单向总线收发器，其一单向总线收发器用于TPCM板卡与主板上BMC的通信，另一单向总线收发器用于TPCM卡与主板上BIOS的通信。

3.根据权利要求1所述中继板卡，其特征是，所述单向总线收发器的开关引脚通过MOS管连接TPCM板卡的模式信号，根据所述模式信号控制单向总线收发器内的信号传输方向。

4.根据权利要求1所述中继板卡，其特征是，所述中继板卡设置在服务器主板上，通过板间直插连接器连接服务器主板，通过线对板连接器连接TPCM板卡。

5.一种用于TPCM通信的中继方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

TPCM板卡向中继板卡发送自身的工作模式信号；

中继板卡内的单向总线收发器基于所述工作模式信号，驱动服务器主板与TPCM板卡在当前工作模式下的通信。

6.根据权利要求5所述用于TPCM通信的中继方法，其特征是，在所述步骤之前还包括：

通过中继板卡连接TPCM板卡和服务器主板。

7.根据权利要求5所述用于TPCM通信的中继方法，其特征是，所述中继板卡包括两个单向总线收发器，其一单向总线收发器用于TPCM板卡与主板上BMC的通信，另一单向总线收发器用于TPCM卡与主板上BIOS的通信。

8.根据权利要求5所述用于TPCM通信的中继方法，其特征是，所述单向总线收发器的开关引脚通过MOS管连接TPCM板卡的模式信号，根据所述模式信号控制单向总线收发器内的信号传输方向。

9.根据权利要求8所述用于TPCM通信的中继方法，其特征是，所述根据所述模式信号控制单向总线收发器内的信号传输方向的具体过程为：

所述模式信号为高电平时，经过MOS管反向，单向总线收发器接收到低电平信号，单向总线收发器内信号传输方向为主板侧至TPCM板侧，信号SPI1_CS_N、SPI1_CLK、SPI1_MOSI由TPCM卡端输出到主板端，SPI1_MISO信号由主板端输出到TPCM卡端；

所述模式信号为低电平时，经过MOS管反向，单向总线收发器接收到高电平信号，单向总线收发器内信号传输方向为TPCM侧至主板侧，信号SPI1_CS_N、SPI1_CLK、SPI1_MOSI由主卡端输出到TPCM板端，SPI1_MISO信号由TPCM板端输出到主板端。

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