CN112363608B - 一种fpga卡的光口供电方法、系统及相关组件 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种FPGA卡的光口供电方法、系统、装置及可读存储介质，该光口供电方法包括：获取待供电光口的光口信息和供电电源的状态信息；供电电源包括PCIE卡槽电源和ATX电源；当PCIE卡槽电源和ATX电源均为使能状态，根据光口信息或供电电源的优先级，确定PCIE卡槽电源或ATX电源为目标供电电源，为待供电光口供电；当仅有一个供电电源为使能状态，确定该供电电源为目标供电电源，为待供电光口供电。本申请从PCIE卡槽电源和ATX电源中确定其中一个电源作为目标供电电源，避免非同源电路可能的时序电压偏差问题，同时确定过程中考虑光口信息或供电电源的优先级，灵活配置光口的供电电源，达到了更优的电源能效比。
Description
技术领域
本发明涉及FPGA加速卡供电领域，特别涉及一种FPGA卡的光口供电方法、系统及相关组件。
背景技术
面对大量的数据处理需求，FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)加速网卡应运而生。一块加速网卡常带有高速光纤网络接口，简称光口，光口通过外接可热插拔的光模块实现光电信号转换，然后通过光纤进行远距离的数据传输。光口数据带宽已经由40G步入100G，再步入400G的时代，一般400G或200G的光口可向下兼容到100G，同时100G的光口又向下兼容到40G光口。为了灵活应用，FPGA加速网卡作为可编程器件会设计成各种光口兼容模式。
当前，在设计FPGA网卡的光口供电时一般按照最大供电能力设计，但大多时候为并非所有网卡都会投入工作中，同时光口被设计成各种兼容模式，最大功耗模式与低功耗模式的功耗相差较大，因此出现了供电资源的浪费。但如果不按最大供电能力设计，一旦光口的用电需求超过实际供电能力，需要外接其他电源来补充电力，由于外接电源与FPGA网卡原本的PCIE电源非同源，会进一步增加电源的设计难度。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种FPGA卡的光口供电方法、系统及相关组件，以对不同数量和功耗的光口进行灵活供电。其具体方案如下：
一种FPGA卡的光口供电方法，包括：
获取待供电光口的光口信息和供电电源的状态信息；所述供电电源包括PCIE卡槽电源和ATX电源；
当所述PCIE卡槽电源和所述ATX电源均为使能状态，根据所述光口信息或所述供电电源的优先级，确定所述PCIE卡槽电源或所述ATX电源为目标供电电源，为所述待供电光口供电；
当仅有一个所述供电电源为使能状态，确定该供电电源为所述目标供电电源，为所述待供电光口供电。
优选的，所述当所述PCIE卡槽电源和所述ATX电源均为使能状态，根据所述光口信息或所述供电电源的优先级，确定所述PCIE卡槽电源或所述ATX电源为目标供电电源的过程，包括：
当所述PCIE卡槽电源和所述ATX电源均为使能状态，根据所述光口信息确定所述待供电光口的总功耗；
当所述总功耗不大于预设功耗，确定所述PCIE卡槽电源为所述目标供电电源；
当所述总功耗大于所述预设功耗，确定所述ATX电源为所述目标供电电源。
优选的，所述当所述PCIE卡槽电源和所述ATX电源均为使能状态，根据所述光口信息或所述供电电源的优先级，确定所述PCIE卡槽电源或所述ATX电源为目标供电电源的过程，包括：
当所述PCIE卡槽电源和所述ATX电源均为使能状态，根据所述供电电源的优先级，确定优先级更高的所述ATX电源为目标供电电源。
优选的，所述PCIE卡槽电源通过第一MOS管与所述待供电光口的电源端连接；
所述ATX电源的使能信号端通过第二MOS管与所述第一MOS管的控制端连接；
所述第二MOS管的控制端与所述PCIE卡槽电源的使能信号端连接。
优选的，当所述ATX电源为所述目标供电电源，所述ATX电源通过DC-DC电路为所述待供电光口供电。
优选的，所述光口供电方法还包括：
当接收到供电指令，根据所述供电指令确定所述目标供电电源；
所述供电指令为：
用于确定所述目标供电电源为所述PCIE卡槽电源的第一指令；
或，用于确定所述目标供电电源为所述ATX电源的第二指令；
或，用于确定所述目标供电电源为空的第三指令。
优选的，所述光口供电方法还包括：
通过所述目标供电电源为预设转换芯片供电。
相应的，本申请还公开了一种FPGA卡的光口供电系统，包括：
信息获取模块，用于获取待供电光口的光口信息和供电电源的状态信息；所述供电电源包括PCIE卡槽电源和ATX电源；
电源确定模块，用于当所述PCIE卡槽电源和所述ATX电源均为使能状态，根据所述光口信息或所述供电电源的优先级，确定所述PCIE卡槽电源或所述ATX电源为目标供电电源，为所述待供电光口供电，还用于当仅有一个所述供电电源为使能状态，确定该供电电源为所述目标供电电源，为所述待供电光口供电。
相应的，本申请还公开了一种FPGA卡的光口供电装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一项所述FPGA卡的光口供电方法的步骤。
相应的，本申请还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一项所述FPGA卡的光口供电方法的步骤。
本申请公开了一种FPGA卡的光口供电方法，包括：获取待供电光口的光口信息和供电电源的状态信息；所述供电电源包括PCIE卡槽电源和ATX电源；当所述PCIE卡槽电源和所述ATX电源均为使能状态，根据所述光口信息或所述供电电源的优先级，确定所述PCIE卡槽电源或所述ATX电源为目标供电电源，为所述待供电光口供电；当仅有一个所述供电电源为使能状态，确定该供电电源为所述目标供电电源，为所述待供电光口供电。本申请从PCIE卡槽电源和ATX电源中确定其中一个电源作为目标供电电源，避免非同源电路可能出现的时序电压偏差问题，同时目标供电电源的确定过程中考虑实际光口信息或供电电源的优先级，灵活配置光口的供电电源，降低PCIE卡槽电源的冗余浪费，达到了更优的电源能效比。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种FPGA卡的光口供电方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例中一种FPGA卡的供电系统的结构分布图；
图3为本发明实施例中一种FPGA卡的光口供电系统的结构分布图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在设计FPGA网卡的光口供电时一般按照最大供电能力设计，但大多时候为并非所有网卡都会投入工作中因此出现了供电资源的浪费。如果不按最大供电能力设计，需要外接其他电源来补充电力，由于外接电源与FPGA网卡原本的PCIE电源非同源，会进一步增加电源的设计难度。
本申请从PCIE(Peripheral Component Interconnect Express，最新总线与接口标准)卡槽电源和ATX电源中确定其中一个电源作为目标供电电源，避免非同源电路可能出现的时序电压偏差问题，同时目标供电电源的确定过程中考虑实际光口信息或供电电源的优先级，灵活配置光口的供电电源，降低PCIE卡槽电源的冗余浪费，达到了更优的电源能效比。
本发明实施例公开了一种FPGA卡的光口供电方法，此处FPGA卡指FPGA加速网卡，光口供电方法参见图1所示，包括：
S1：获取待供电光口的光口信息和供电电源的状态信息；
供电电源包括PCIE卡槽电源和ATX电源；
具体的，光口信息一般包括待供电光口的数量、工作模式和功耗等内容，状态信息通常包括供电电源为使能状态或非使能状态。
S2：当PCIE卡槽电源和ATX电源均为使能状态，根据光口信息或供电电源的优先级，确定PCIE卡槽电源或ATX电源为目标供电电源，为待供电光口供电；
S3：当仅有一个供电电源为使能状态，确定该供电电源为目标供电电源，为待供电光口供电。
可以理解的是，PCIE卡槽电源和ATX电源为非同源电源，一旦二者同时供电，二者在时序和电压上的差异会影响供电对象，因此本实施例中规定了同一时间工作的供电电源只能有一个，具体如何确定这一个目标供电电源，根据光口信息和相应的电源的使能状态来判断。
具体的，如果只有一个供电电源为使能状态，直接确定该供电电源为目标供电电源即可，一般该供电电源为FPGA卡的PCIE卡槽电源，ATX电源作为外接可插拔电源，未插入电源插孔。当然，也可能存在PCIE卡槽电源故障失效、仅有ATX电源使能的情况，这种情况下也会直接将ATX电源作为目标供电电源。
进一步的，在两个供电电源PCIE卡槽电源和ATX电源均为使能状态的情况下，需要根据光口信息或供电电源的优先级来确定目标供电电源，以光口信息作为确认依据时的具体判断过程如下：
当PCIE卡槽电源和ATX电源均为使能状态，根据光口信息确定待供电光口的总功耗；
当总功耗不大于预设功耗，确定PCIE卡槽电源为目标供电电源；
当总功耗大于预设功耗，确定ATX电源为目标供电电源。
同时，以优先级作为确认依据时的具体判断过程如下：
当PCIE卡槽电源和ATX电源均为使能状态，根据供电电源的优先级，确定优先级更高的ATX电源为目标供电电源。
进一步的，本实施例中光口供电方法还可包括：
当接收到供电指令，根据供电指令确定目标供电电源；
供电指令为：用于确定目标供电电源为PCIE卡槽电源的第一指令；或，用于确定目标供电电源为ATX电源的第二指令；或，用于确定目标供电电源为空的第三指令。
也就是说，除了直接按照设定好的逻辑执行步骤S2或S3外，还可根据供电指令确定目标供电电源，该供电指令可直接由PCIE卡发出，以指定光口的目标供电电源。其中，第三指令中确定目标供电电源为空，没有电源为光口供电，实际上是FPGA卡停用了光口的高速网络接口功能，以便专注于进行其他任务。
进一步的，光口供电方法还可包括：
通过目标供电电源为预设转换芯片供电。
此处预设转换芯片包括电平转换芯片等，由于需要的供电电平与光口的供电电平一致，常与光口使用同一个供电电源。
本申请公开了一种FPGA卡的光口供电方法，包括：获取待供电光口的光口信息和供电电源的状态信息；供电电源包括PCIE卡槽电源和ATX电源；当PCIE卡槽电源和ATX电源均为使能状态，根据光口信息或供电电源的优先级，确定PCIE卡槽电源或ATX电源为目标供电电源，为所述待供电光口供电；当仅有一个供电电源为使能状态，确定该供电电源为目标供电电源，为所述待供电光口供电。本申请从PCIE卡槽电源和ATX电源中确定其中一个电源作为目标供电电源，避免非同源电路可能出现的时序电压偏差问题，同时目标供电电源的确定过程中考虑实际光口信息或供电电源的优先级，灵活配置光口的供电电源，降低PCIE卡槽电源的冗余浪费，达到了更优的电源能效比。
本发明实施例公开了一种具体的FPGA卡的光口供电方法，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。
具体的，参见图2所示FPGA卡的供电系统。可以理解的是，在PCIE卡的整个供电系统中，包括三个供电电源，其中PCIE卡槽的12V电源作为主电源为FPGA卡供电，PCIE卡槽的3.3V电源作为次电源，也即本实施例中PCIE卡槽电源，与外接的辅助电源ATX电源，二者择一为待供电光口和预设转换芯片供电。
其中，FPGA卡使用的ATX电源的电压为12V，为了适配光口，还需通过DC-DC电路将原12V电压转换为3.3V电压，也即，当ATX电源为目标供电电源，ATX电源通过DC-DC电路为待供电光口供电。
进一步的，本实施例在硬件上设置了第一MOS管Q1、第二MOS管Q2，用于设置PCIE卡槽电源和ATX电源的优先级，具体的：
PCIE卡槽电源通过第一MOS管Q1与待供电光口的电源端连接；
ATX电源的使能信号端通过第二MOS管Q2与第一MOS管Q1的控制端连接；
第二MOS管Q2的控制端与PCIE卡槽电源的使能信号端连接。
其中，PCIE卡槽电源的电压输出端和第一MOS管的控制端之间还连接有一个电阻，在ATX电源未插入时，保证第一MOS管导通，PCIE卡槽电源作为目标供电电源为待供电光口供电。此时FPGA卡支持的最大的光口配置为双100G QSFP28接口，或是4口的40G QSFP接口，也可支持待供电光口的总功耗不大于预设功耗的供电情况。一般来说，PCIE卡槽的3.3V电源可支持功率在10W，其中1W用于预设转换芯片，其余9W可用于待供电光口，也即此处预设功耗常设为9W。
PCIE卡槽电源不足以支持FPGA卡的待供电光口的功耗输出，可发出提示信息提示工作人员插入ATX电源，一旦ATX电源插入，ATX电源的在位引脚将被拉低，默认第二MOS管为导通状态，从而第一MOS管被关断，防止DC-DC电路(图中为DC-DC3.3V)电源的输出产生对PCIE卡槽电源的反向电流。此时待供电光口由12V的ATX电源通过DC-DC3.3V的DC-DC电路转换供电，ATX电源最大可提供40W的功率，从而满足FPGA卡的4口400G光口以及4口100G光口的供电需求。
当然，本实施例中的电路结构还可以接受FPGA卡发送的供电指令，该供电指令可指定目标供电电源或停用待供电光口。
通过本实施例中的方案，在FPGA卡工作在75W的PCIE供电模式时，FPGA卡可根据实际情况提示用户配置光口，也可通过降低光口带宽的方式使整体FPGA卡工作在75W。当FPGA卡需要更宽的光口、功耗显然不足的情况下，可提示用户插入ATX电源，当ATX电源到位后关断PCIE卡槽，是待供电光口通过ATX电源取电，从而可支持更高功率、更高速率的光模块。
相应的，本申请实施例还公开了一种FPGA卡的光口供电系统，参见图3所示，包括：
信息获取模块1，用于获取待供电光口的光口信息和供电电源的状态信息；供电电源包括PCIE卡槽电源和ATX电源；
电源确定模块2，用于当PCIE卡槽电源和ATX电源均为使能状态，根据光口信息或供电电源的优先级，确定PCIE卡槽电源或ATX电源为目标供电电源，为所述待供电光口供电，还用于当仅有一个供电电源为使能状态，确定该供电电源为目标供电电源，为所述待供电光口供电。
在一些具体的实施例中，电源确定模块2具体用于：
当PCIE卡槽电源和ATX电源均为使能状态，根据光口信息确定待供电光口的总功耗；
当总功耗不大于预设功耗，确定PCIE卡槽电源为目标供电电源；
当总功耗大于预设功耗，确定ATX电源为目标供电电源。
在一些具体的实施例中，电源确定模块2具体用于：
当PCIE卡槽电源和ATX电源均为使能状态，根据供电电源的优先级，确定优先级更高的ATX电源为目标供电电源。
在一些具体的实施例中，PCIE卡槽电源通过第一MOS管与待供电光口的电源端连接；
ATX电源的使能信号端通过第二MOS管与第一MOS管的控制端连接；
第二MOS管的控制端与PCIE卡槽电源的使能信号端连接。
在一些具体的实施例中，当ATX电源为目标供电电源，ATX电源通过DC-DC电路为待供电光口供电。
在一些具体的实施例中，电源确定模块2还用于：
当接收到供电指令，根据供电指令确定目标供电电源；
供电指令为：
用于确定目标供电电源为PCIE卡槽电源的第一指令；
或，用于确定目标供电电源为ATX电源的第二指令；
或，用于确定目标供电电源为空的第三指令。
在一些具体的实施例中，电源确定模块2还用于
通过目标供电电源为预设转换芯片供电。
本申请实施例从PCIE卡槽电源和ATX电源中确定其中一个电源作为目标供电电源，避免非同源电路可能出现的时序电压偏差问题，同时目标供电电源的确定过程中考虑实际光口信息或供电电源的优先级，灵活配置光口的供电电源，降低PCIE卡槽电源的冗余浪费，达到了更优的电源能效比。
相应的，本申请实施例还公开了一种FPGA卡的光口供电装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上文任一实施例所述FPGA卡的光口供电方法的步骤。
相应的，本申请实施例还公开了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文任一实施例所述FPGA卡的光口供电方法的步骤。
其中，所述FPGA卡的光口实现方法的内容，可以参照上文实施例中的相关描述，此处不再赘述。
其中，本实施例中所述FPGA卡的光口供电装置和可读存储介质具有与上文实施例中FPGA卡的光口供电方法相同的有益效果，此处不再赘述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种FPGA卡的光口供电方法、系统及相关组件进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种FPGA卡的光口供电方法，其特征在于，包括：
获取待供电光口的光口信息和供电电源的状态信息；所述供电电源包括PCIE卡槽电源和ATX电源；
当所述PCIE卡槽电源和所述ATX电源均为使能状态，根据所述光口信息确定所述待供电光口的总功耗；
当所述总功耗不大于预设功耗，确定所述PCIE卡槽电源为目标供电电源，为所述待供电光口供电；
当所述总功耗大于所述预设功耗，确定所述ATX电源为所述目标供电电源，为所述待供电光口供电；
当仅有一个所述供电电源为使能状态，确定该供电电源为所述目标供电电源，为所述待供电光口供电。
2.根据权利要求1所述光口供电方法，其特征在于，所述当所述PCIE卡槽电源和所述ATX电源均为使能状态，根据所述光口信息或所述供电电源的优先级，确定所述PCIE卡槽电源或所述ATX电源为目标供电电源的过程，包括：
当所述PCIE卡槽电源和所述ATX电源均为使能状态，根据所述供电电源的优先级，确定优先级更高的所述ATX电源为目标供电电源。
3.根据权利要求2所述光口供电方法，其特征在于，
所述PCIE卡槽电源通过第一MOS管与所述待供电光口的电源端连接；
所述ATX电源的使能信号端通过第二MOS管与所述第一MOS管的控制端连接；
所述第二MOS管的控制端与所述PCIE卡槽电源的使能信号端连接。
4.根据权利要求3所述光口供电方法，其特征在于，
当所述ATX电源为所述目标供电电源，所述ATX电源通过DC-DC电路为所述待供电光口供电。
5.根据权利要求1-4任一项所述光口供电方法，其特征在于，还包括：
当接收到供电指令，根据所述供电指令确定所述目标供电电源；
所述供电指令为：
用于确定所述目标供电电源为所述PCIE卡槽电源的第一指令；
或，用于确定所述目标供电电源为所述ATX电源的第二指令；
或，用于确定所述目标供电电源为空的第三指令。
6.根据权利要求5所述光口供电方法，其特征在于，还包括：
通过所述目标供电电源为预设转换芯片供电。
7.一种FPGA卡的光口供电系统，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于获取待供电光口的光口信息和供电电源的状态信息；所述供电电源包括PCIE卡槽电源和ATX电源；
电源确定模块，用于当所述PCIE卡槽电源和所述ATX电源均为使能状态，根据所述光口信息确定所述待供电光口的总功耗，当所述总功耗不大于预设功耗，确定所述PCIE卡槽电源为目标供电电源为所述待供电光口供电，当所述总功耗大于所述预设功耗，确定所述ATX电源为所述目标供电电源为所述待供电光口供电，还用于当仅有一个所述供电电源为使能状态，确定该供电电源为所述目标供电电源，为所述待供电光口供电。
8.一种FPGA卡的光口供电装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述FPGA卡的光口供电方法的步骤。
9.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述FPGA卡的光口供电方法的步骤。
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