CN112463537A - 一种整体机柜的节点中板融合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种整体机柜的节点中板融合装置，属于服务器优化技术领域，提高了所述整体机柜的节点中板的利用率，缓解了现有技术中所述整体机柜的节点中板的利用率较低，带来的成本增加的问题。所述节点中板融合装置的输入端用于连接整体机柜的机架管理控制器，所述节点中板融合装置的输出引脚用于连接两个以上被控器件，所述节点中板融合装置的输出端用于连接所述整体机柜的节点背板，其中，所述节点中板融合装置包括：微控制模块、输入输出拓展模块和复杂可编程逻辑器件。
Description
技术领域
本发明涉及服务器优化技术领域，尤其是涉及一种整体机柜的节点中板融合装置。
背景技术
在服务器技术领域，整机柜服务器具有节点密度高、功耗更低、部署速度更快等优点，得到互联网客户的青睐。典型的整机柜架构采用RMC板管理整机柜，可以实时获取节点温度、功耗、节点ID等状态信息，并通过机柜中板(电源中板)将I2C信号连接到节点中板(RBP)，进而控制风扇墙，从而达到监控服务器及机柜散热的目的。
现有设计中，每个节点中板都集成了一个MCU芯片，针对4个节点的在位、BMCReset信号和风扇在位等信号，都使用MCU的GPIO来监控，同时半柜共15个风扇的PWM信号，虽然转速一致，但共耗费5个MCU的GPIO来发出PWM控制信号。这就导致了MCU芯片的利用率较低，造成一定的浪费，增加了整机柜的成本。
发明内容
本发明提供一种整体机柜的节点中板融合装置，上述节点中板融合装置的输入端用于连接整体机柜的机架管理控制器，上述节点中板融合装置的输出引脚用于连接两个以上被控器件，上述节点中板融合装置的输出端用于连接上述整体机柜的节点背板的连接器，其中，上述节点中板融合装置包括：微控制模块、输入输出拓展模块和复杂可编程逻辑器件；
上述微控制模块用于连接上述整体机柜的机架管理控制器，以获取上述整体机柜的机架管理控制器的控制信号，基于上述控制信号与上述两个以上被控器件的实时信息生成调整信号；
上述输入输出拓展模块连接上述微控制模块，用于将上述微控制模块生成的上述调整信号导出，并用于将上述两个以上被控器件的实时信息导入上述微控制模块；
上述复杂可编程逻辑器件的输出端连接上述输入输出拓展模块，用于将上述两个以上被控器件的实时信息导入上述微控制模块，上述复杂可编程逻辑器件的输入端连接上述两个以上被控器件，用于获取上述两个以上被控器件的实时信息。
可选的，上述节点中板融合装置的输出端用于通过I3C总线连接上述整体机柜的节点背板。
可选的，上述节点中板融合装置的输出端用于通过24PIN的连接器连接上述整体机柜的节点背板。
可选的，上述复杂可编程逻辑器件模拟多路I2C总线用于连接两个以上IO芯片，上述两个以上IO芯片连接上述两个以上被控器件，以实现相应的信号监控。
可选的，上述节点中板融合装置的输入端用于通过I3C总线连接整体机柜的机架管理控制器。
可选的，当节点为混布节点时，采用相应的线缆用于连接节点背板连接器。
可选的，上述输入输出拓展模块采用IOExpander芯片。
可选的，上述整体机柜的节点中板融合装置上还设置有温度模块、9555集成电路模块和带电可擦可编程只读存储模块，上述温度模块、上述9555集成电路模块和上述带电可擦可编程只读存储模块通过I2C总线连接上述微控制模块。
可选的，上述微控制模块生成脉冲宽度调制信号，用于通过单路上述脉冲宽度调制信号控制上述两个以上被控器件。
本发明提供的一种整体机柜的节点中板融合装置，通过引入GPIO扩展芯片、CPLD芯片和I3C总线，增强了整体机柜的节点中板融合装置的合理性，提高了MCU芯片的使用效率，在充分利用芯片计算资源的同时，确保了管理系统的性能依然满足使用需求，通过较小的单片板卡成本提升，节省了其他板卡的使用，显著降低了整机柜的成本，增强了公司整机柜产品的竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种整体机柜的节点中板融合装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种整体机柜的节点中板融合装置电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
本发明实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例提供的一种整体机柜的节点中板融合装置，上述节点中板融合装置的输入端用于连接整体机柜的机架管理控制器，上述节点中板融合装置的输出引脚用于连接两个以上被控器件，上述节点中板融合装置的输出端用于连接上述整体机柜的节点背板的连接器，其中，上述节点中板融合装置，如图1所示，包括：微控制模块201、输入输出拓展模块202和复杂可编程逻辑器件203；
上述微控制模块201用于连接上述整体机柜的机架管理控制器，以获取上述整体机柜的机架管理控制器的控制信号，以基于上述控制信号与上述两个以上被控器件的实时信息生成调整信号；
上述输入输出拓展模块202连接上述微控制模块201，用于将上述微控制模块生成的上述调整信号导出，并用于将上述两个以上被控器件的实时信息导入上述微控制模块201，其中，所述微控制模块201微控制单元MicrocontrollerUnit；MCU，又称单片微型计算机SingleChipMicrocomputer或者单片机，是把中央处理器CentralProcessUnit，CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存memory、计数器Timer、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。
诸如手机、PC外围、遥控器，至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影。也可以认为是51单片机，ARM，DSP这类的芯片的总称。
上述复杂可编程逻辑器件203的输出端连接上述输入输出拓展模块202，以将上述两个以上被控器件的实时信息导入上述微控制模块201，上述复杂可编程逻辑器件203的输入端用于连接上述两个以上被控器件，以获取上述两个以上被控器件的实时信息，其中，所述复杂可编程逻辑器件是可以通过外部设置，即，编程过程，来改变自身内部逻辑功能的芯片，通常采用设置内部连线通/断的办法来改变内部逻辑功能。
增强了整体机柜的节点中板融合装置的合理性，提高了MCU芯片的使用效率，在充分利用芯片计算资源的同时，确保了管理系统的性能依然满足使用需求，通过较小的单片板卡成本提升，节省了其他板卡的使用，显著降低了整机柜的成本，增强了公司整机柜产品的竞争力。
示例性的，如图2所示，主板及RMC管理板要采用最新的ASPEED管理芯片AST2600，从而可以使用I3C总线进行通信，提高信息传输速率；
引入一款低配的CPLD芯片及10个GPIOExpander芯片，从而使用一片节点中板实现之前5片板卡才能实现的功能；利用CPLD程序并行运行的特点，使用MCU+CPLD的硬件架构即可满足系统的信息处理要求，同时满足风扇转速信息采集的实时性要求。将5片板卡合而为一，且使用速率更高的I3C总线进行节点管理，RMC板不再需要消耗5路I2C资源，而是仅用一路I3C总线即可。
通过引入GPIO扩展芯片、CPLD芯片和I3C总线，增强了整体机柜的节点中板融合装置的合理性，提高了MCU芯片的使用效率，在充分利用芯片计算资源的同时，确保了管理系统的性能依然满足使用需求。
在一种可能的实施方式中，上述节点中板融合装置的输出端用于通过I3C总线连接上述整体机柜的节点背板。
示例性的，每个节点与MCU之间，直接使用I3C信号互联，MCU与RMC之间同样使用I3C信号互联，以确保信息传输速率不会成为管理系统信息交互的瓶颈，在获得风扇控制指令后，由MCU直接解析发出对应的PWM信号，由于风扇墙转速一样，从而能够用1路PWM信号实现对15个风扇的转速控制，不增加芯片的软硬件资源负担。
在一种可能的实施方式中，上述节点中板融合装置的输出端用于通过24PIN的连接器连接上述整体机柜的节点背板。
示例性的，将半柜20个节点都接到同一个节点中板融合装置，因此之前与节点背板直接互联的连接器，要更换成24Pin的连接器，然后通过线缆及结构件将节点背板对应的连接器从节点中板引出，固定到对应的每个节点位置，其中，上述连接器是电子设备中传输信号、接通电流的桥梁，可分为很多种类，根据应用环境、频率、对象的不同，对连接器的选择也不同。最常见的连接器有BTB连接器、FPC连接器、FFC连接器、RF连接器等。
BTB/FPC连接器测试可用弹片微针模组作为测试的媒介，起到导通电流、传送信号的作用，测试时用弹片头部接触待测物，另一端接通信号，可传输50A大电流，具有很好地连接性，可保障BTB/FPC连接器测试高效进行。
BTB连接器是目前所有连接器产品类型中传输能力最强的，可用于连接pcb板，实现机械和电气上的连接。主要应用于网络、通讯、电力、医疗、工业、金融、办公等多个领域。
FPC连接器也叫作柔性印刷电路板，以可折叠弯曲的材料制成，用于显示屏到驱动电路的连接。在便携式电子产品、通讯电子产品、液晶显示屏、测量仪器等多个领域都有着重要的作用。
FFC连接器是一种用PET绝缘材料和极薄的镀锡扁平铜线，通过高科技自动化设备生产线压合而成的新型数据线缆，因此也被叫做柔性扁平电缆连接器。可广泛应用于复印机、扫描仪、绘图仪、传真机、音响等产品，起到信号传输及主板的连接。
RF连接器即射频同轴连接器，属于机电一体化产品，是同轴传输系统不可缺少的关键元件,主要起桥梁作用。
在一种可能的实施方式中，上述复杂可编程逻辑器件模拟多路I2C总线用于连接两个以上IO芯片，上述两个以上IO芯片连接上述两个以上被控器件，用于实现相应的信号监控。
在一种可能的实施方式中，上述节点中板融合装置的输入端用于通过I3C总线连接整体机柜的机架管理控制器。
在一种可能的实施方式中，当节点为混布节点时，采用相应的线缆用于连接节点背板连接器。
在一种可能的实施方式中，上述输入输出拓展模块采用IOExpander芯片。
在一种可能的实施方式中，上述整体机柜的节点中板融合装置上还设置有温度模块、9555集成电路模块和带电可擦可编程只读存储模块，上述温度模块、上述9555集成电路模块和上述带电可擦可编程只读存储模块通过I2C总线连接上述微控制模块。
在一种可能的实施方式中，上述微控制模块生成脉冲宽度调制信号，用于通过单路上述脉冲宽度调制信号控制上述两个以上被控器件。
现有技术中采用RMC板管理整机柜，可以实时获取节点温度、功耗、节点ID等状态信息，并通过机柜中板，即，电源中板，将I2C信号连接到节点中板RBP，进而控制风扇墙，从而达到监控服务器及机柜散热的目的，每半柜集成了5个节点中板RBP，从而可以最多支持20个节点的管理控制。
本例采用上述整体机柜的节点中板融合装置控制上述机柜的风扇运行，示例性的，为了确保集成使用单个MCU后，RMC、节点中板采集节点、风扇信息不受影响，将主板节点到节点中板再到RMC的I2C通路，更换成速率更高的I3C总线，同时使用CPLD来解析风扇的实时转速信息。其他I2C设备如9555、EEPROM和温度sensor等仍然采用I2C总线。
示例性的，由于将半柜20个节点都接到同一个节点中板，因此之前与节点背板直接互联的连接器，要更换成24Pin的连接器，然后通过线缆及结构件将节点背板对应的连接器从节点中板引出，固定到对应的每个节点位置；
示例性的，对于1U及2U等混布节点，可以配套相应的线缆从而不必使用满配的20个节点背板连接器，配置更灵活且节省了一定的成本；
示例性的，每个节点需要的复位信号Reset和在位信号，以及风扇在位和指示灯信号，每4个主板节点需要30个GPIO资源，因此20个节点需要150个GPIO资源，CPLD模拟3路I2C接10个9555系列IO芯片，即可实现相应的GPIO信号控制、监控功能；
示例性的，CPLD是并行运算，为了保证风扇转速信息获取的实时性，采用CPLD来处理风扇TACH信号；另外上述GPIO信号，基本只在上电初始化时需要传输20个字节左右数据，正常运行中使用频率很低，因此MCU与CPLD之间仅用一路I2C即可实现正常的数据通信。这样MCU可以将大部分计算资源用来实现RMC与主板节点之间的通信，在节省板卡资源的同时，确保整机柜管理功能满足使用需求；
示例性的，每个节点与MCU之间，直接使用I3C信号互联，MCU与RMC之间同样使用I3C信号互联，以确保信息传输速率不会成为管理系统信息交互的瓶颈，在获得风扇控制指令后，由MCU直接解析发出对应的PWM信号，由于风扇墙转速一样，从而能够用1路PWM信号实现对15个风扇的转速控制，不增加芯片的软硬件资源负担。
最后应说明的是：以上上述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种整体机柜的节点中板融合装置，其特征在于，所述节点中板融合装置的输入端用于连接整体机柜的机架管理控制器，所述节点中板融合装置的输出引脚用于连接两个以上被控器件，所述节点中板融合装置的输出端用于连接所述整体机柜的节点背板的连接器，其中，所述节点中板融合装置包括：微控制模块、输入输出拓展模块和复杂可编程逻辑器件；
所述微控制模块用于连接所述整体机柜的机架管理控制器，以获取所述整体机柜的机架管理控制器的控制信号，以基于所述控制信号与所述两个以上被控器件的实时信息生成调整信号；
所述输入输出拓展模块连接所述微控制模块，用于将所述微控制模块生成的所述调整信号导出；
并用于将所述两个以上被控器件的实时信息导入所述微控制模块；
所述复杂可编程逻辑器件的输出端连接所述输入输出拓展模块，以将所述两个以上被控器件的实时信息导入所述微控制模块，所述复杂可编程逻辑器件的输入端用于连接所述两个以上被控器件，以获取所述两个以上被控器件的实时信息。
2.根据权利要求1所述的一种整体机柜的节点中板融合装置，其特征在于，所述节点中板融合装置的输出端用于通过I3C总线连接所述整体机柜的节点背板。
3.根据权利要求1所述的一种整体机柜的节点中板融合装置，其特征在于，所述节点中板融合装置的输出端用于通过24PIN的连接器连接所述整体机柜的节点背板。
4.根据权利要求1所述的一种整体机柜的节点中板融合装置，其特征在于，所述复杂可编程逻辑器件模拟多路I2C总线用于连接两个以上IO芯片，所述两个以上IO芯片连接所述两个以上被控器件，以实现相应的信号监控。
5.根据权利要求1所述的一种整体机柜的节点中板融合装置，其特征在于，所述节点中板融合装置的输入端用于通过I3C总线连接整体机柜的机架管理控制器。
6.根据权利要求1所述的一种整体机柜的节点中板融合装置，其特征在于，当节点为混布节点时，采用相应的线缆用于连接节点背板连接器。
7.根据权利要求1所述的一种整体机柜的节点中板融合装置，其特征在于，所述输入输出拓展模块采用IO Expander芯片。
8.根据权利要求1所述的一种整体机柜的节点中板融合装置，其特征在于，所述整体机柜的节点中板融合装置上还设置有温度模块、9555集成电路模块和带电可擦可编程只读存储模块，所述温度模块、所述9555集成电路模块和所述带电可擦可编程只读存储模块通过I2C总线连接所述微控制模块。
9.根据权利要求1所述的一种整体机柜的节点中板融合装置，其特征在于，所述微控制模块生成脉冲宽度调制信号，用于通过单路所述脉冲宽度调制信号控制所述两个以上被控器件。
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