CN112463667B - 一种pcie插卡形式硬盘扩展装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种PCIE插卡形式硬盘扩展装置及电子设备，属于计算机服务器的技术领域，解决了现有技术增加PCIE SSD，无法实现硬盘的统一管理，并且增加机台成本较高，且灵活性较差，无法实现动态配置的技术问题。包括主板和PCIE插卡形式背板；所述主板包括PCIE插槽、第一多路选择器、BMC和CPU；所述第一多路选择器的两个输入端分别连接BMC的背板I2C链路和PCIE设备I2C链路，第一多路选择器的输出端连接PCIE插槽，CPU的PCIE链路连接PCIE插槽；PCIE插卡形式背板包括CPLD、硬盘连接器、在位信号端以及与所述PCIE插槽匹配的金手指。本发明利用金手指，将一般背板与主板连接的所有信号，通过金手指与主板连接，PCIE插卡具有很好的灵活性，可实现硬盘的灵活扩展。

Description

一种PCIE插卡形式硬盘扩展装置及电子设备

技术领域

本发明涉及计算机服务器技术领域，尤其是涉及一种PCIE插卡形式硬盘扩展装置及电子设备。

背景技术

随着信息技术的发展，目前服务器配置越来越丰富，需要满足各类需求。由于当前服务器的数据量越来越大，需要的硬盘数量随之增多。且对于机房中不同应用下的服务器，会出现存储容量一部分服务器溢出，一部分不足的情况。对于存储容量不足的情况，在机箱内背板无法拓展硬盘时，只能增加服务器数量来弥补，成本较高。因此，实现服务器内硬盘数量的灵活增加，是十分有必要的。

当前服务器中，背板与主板的信号连接一般包括SAS/SATA/PCIE信号，I2C信号，SGPIO/VPP信号，用于实现背板的正常工作。其中，BMC会提供不同的I2C链路用于实现各种模块的管理，背板会通过线缆等形式连接到同一路I2C，与其他I2C链路如PCIE设备的I2C链路互不相干。SAS/SATA/PCIE信号和VPP信号通常也是通过线缆连接到主板的对应接口上。

在服务器中，PCIE设备具有即插即用的灵活性，将此特性用于背板的扩展，可实现硬盘数量的灵活增加。故本发明利用PCIE插卡的灵活性，设计了一种PCIE插卡形式的NVME硬盘背板，将一般背板与主板连接的所有信号，通过金手指与主板或Riser卡连接。对于I2C信号，可在主板上通过MUX实现PCIE设备I2C链路与背板I2C链路的切换，对于VPP信号，可利用PCIE插槽中的一些Reserve pin，结合MUX芯片，通过金手指引入CPLD，从而实现硬盘的点灯。

在目前设计中，对于服务器中硬盘数量的增加，暂无较好的方法，通常可使用PCIESSD等设备，或增加机台数量来增加存储容量。

现有技术方案的缺点如下：

1、增加PCIE SSD，无法实现硬盘的统一管理；

2、增加机台成本较高，且灵活性较差，无法实现动态配置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PCIE插卡形式硬盘扩展装置及电子设备，以解决了现有技术增加PCIE SSD，无法实现硬盘的统一管理，并且增加机台成本较高，且灵活性较差，无法实现动态配置的技术问题。

第一方面，本发明提供的一种PCIE插卡形式硬盘扩展装置，包括主板和PCIE插卡形式背板；

所述主板包括PCIE插槽、第一多路选择器、BMC和CPU；

所述第一多路选择器的两个输入端分别连接BMC的背板I2C链路和PCIE设备I2C链路，所述第一多路选择器的输出端连接PCIE插槽，所述CPU的PCIE链路连接PCIE插槽；

所述PCIE插卡形式背板包括CPLD、硬盘连接器、在位信号端以及与所述PCIE插槽匹配的金手指；

所述金手指的I2C链路连接CPLD，所述金手指的PCIE链路连接硬盘连接器；所述PCIE插卡形式背板的在位信号端通过所述金手指、所述PCIE插槽连接所述第一多路选择器的选择端。

进一步的，所述主板还包括第二多路选择器；

所述第二多路选择器的两个输入端分别连接备用PCIE引脚和CPU的VPP链路，所述第二多路选择器的输出端连接所述PCIE插槽。

进一步的，所述PCIE插卡形式背板还包括指示灯；

所述金手指连接所述CPLD的VPP输入端，所述CPLD的VPP输出端连接所述指示灯。

进一步的，所述第一多路选择器的选择端输入下拉信号时，BMC的背板I2C链路通过所述第一多路选择器与所述PCIE插槽连接。

进一步的，所述第二多路选择器的选择端输入下拉信号时，CPU的VPP链路通过所述第二多路选择器与所述PCIE插槽连接。

进一步的，所述在位信号端连接下拉信号。

第二方面，本发明还提供一种电子设备，包括所述的PCIE插卡形式硬盘扩展装置。

进一步的，所述硬盘连接器连接有多个硬盘。

进一步的，所述电子设备为服务器。

本发明提供的一种PCIE插卡形式硬盘扩展装置及电子设备，利用金手指，将一般背板与主板连接的所有信号，通过金手指与主板连接，对于I2C信号，可在主板上通过MUX实现PCIE设备I2C链路与背板I2C链路的切换，对于VPP信号，可利用PCIE插槽中的一些Reserve pin，结合MUX芯片，通过金手指引入背板CPLD。对于MUX芯片，可在背板上设置下拉识别pin，作为两个MUX的sel信号，同时也接入主板作为背板的在位信号，供BMC识别，从而实现硬盘的点灯，利用PCIE插卡的灵活性，设计了一种PCIE插卡形式的NVME硬盘背板，可实现硬盘的灵活扩展，实现硬盘数量的灵活增加，且能实现硬盘的统一管理，其中，对于I2C链路，主板上背板模块和PCIE设备模块的I2C链路不同，可设置一个MUX芯片，接入背板模块I2C链路和PCIE连通，通过此背板上一个下拉识别pin，利用PCIE插槽上一个reserve pin引入MUX的SEL端，从而保证在背板插入时，实现I2C链路切换到背板I2C链路，拔出时，切换到PCIE设备链路，对于VPP链路，同样通过MUX芯片，复用PCIE插槽上的reserve pin，利用背板上的识别pin，实现VPP链路的统一切换。

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系统拓扑图。

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。

请参阅附图1，本发明实施例提供的一种PCIE插卡形式硬盘扩展装置，包括主板和PCIE插卡形式背板；

主板包括PCIE插槽、第一多路选择器、BMC和CPU；

第一多路选择器的两个输入端分别连接BMC的背板I2C链路和PCIE设备I2C链路，第一多路选择器的输出端连接PCIE插槽，CPU的PCIE链路连接PCIE插槽；

PCIE插卡形式背板包括CPLD、硬盘连接器、在位信号端以及与PCIE插槽匹配的金手指；

金手指的I2C链路连接CPLD，金手指的PCIE链路连接硬盘连接器；PCIE插卡形式背板的在位信号端通过金手指、PCIE插槽连接第一多路选择器的选择端。

本发明利用金手指，将一般背板与主板连接的所有信号，通过金手指与主板连接，对于I2C信号，可在主板上通过MUX实现PCIE设备I2C链路与背板I2C链路的切换，对于VPP信号，可利用PCIE插槽中的一些Reserve pin，结合MUX芯片，通过金手指引入背板CPLD。对于MUX芯片，可在背板上设置下拉识别pin，作为两个MUX的sel信号，同时也接入主板作为背板的在位信号，供BMC识别，从而实现硬盘的点灯，利用PCIE插卡的灵活性，设计了一种PCIE插卡形式的NVME硬盘背板，可实现硬盘的灵活扩展，实现硬盘数量的灵活增加，且能实现硬盘的统一管理，其中，对于I2C链路，主板上背板模块和PCIE设备模块的I2C链路不同，可设置一个MUX芯片，接入背板模块I2C链路和PCIE连通，通过此背板上一个下拉识别pin，利用PCIE插槽上一个reserve pin引入MUX的SEL端，从而保证在背板插入时，实现I2C链路切换到背板I2C链路，拔出时，切换到PCIE设备链路，对于VPP链路，同样通过MUX芯片，复用PCIE插槽上的reserve pin，利用背板上的识别pin，实现VPP链路的统一切换。

本发明实施例中，主板还包括第二多路选择器；

第二多路选择器的两个输入端分别连接备用PCIE引脚和CPU的VPP链路，第二多路选择器的输出端连接PCIE插槽。

本发明实施例中，PCIE插卡形式背板还包括指示灯；

金手指连接CPLD的VPP输入端，CPLD的VPP输出端连接指示灯。

本发明实施例中，第一多路选择器的选择端输入下拉信号时，BMC的背板I2C链路通过第一多路选择器与PCIE插槽连接。

本发明实施例中，第二多路选择器的选择端输入下拉信号时，CPU的VPP链路通过第二多路选择器与PCIE插槽连接。

本发明实施例中，在位信号端连接下拉信号。

本发明实施例还提供的一种电子设备，其特征在于，包括PCIE插卡形式硬盘扩展装置。

本发明实施例中，硬盘连接器连接有多个硬盘。

本发明实施例中，电子设备为服务器。

本发明将背板所用的PCIE,I2C,VPP等信号，均利用金手指接入到背板上，从而可不使用线缆，实现即插即用的灵活性。

系统拓扑如下：

本发明方案具体过程如下：在未插入此背板时，主板上对应的PCIE slot为正常槽位，所接I2C链路为正常PCIE设备的I2C链路，VPP所复用的reserve pin为PCIE设备使用的pin，可供主板正常运行PCIE设备或riser卡。在插入此背板后，背板上的识别Pin会将主板上I2C MUX选择至背板I2C链路，同时可作为在位信号提供给BMC，且将VPP与原PCIE设备的reserve pin复用的MUX切换为VPP线路，这两路线路通过金手指接入到背板CPLD上，用于与BMC通信和实现硬盘点灯。硬盘所使用的PCIE链路可正常通过金手指的高速线接入。

本发明实施例的实现步骤具体如下：

1)、对于主板端，需要设置两个MUX芯片，其中MUX1用于I2C链路切换，将主板上背板模块的I2C链路和PCIE设备模块I2C链路接入MUX输入端，输出端连接PCIE slot。MUX2用于VPP链路的切换，将PCIE Slot中作为背板时不使用的reserve pin和主板VPP链路接入MUX输入端，输出端接入PCIE Slot上对应的reserve pin。同时两个芯片的sel信号连接slot上的另一个reserve pin。此信号同时作为背板的在位信号，供BMC判断背板是否在位。

2)、对于背板端，通过金手指将主板上连接过来的I2C,VPP信号接入CPLD，分别用于与BMC通信和硬盘点灯。PCIE slot中的PCIE高速信号接入背板上硬盘的连接器。同时，在背板上设置一个下拉信号，通过金手指接入主板端，作为步骤1中的sel对应的reservepin。

3)、上电后，BMC会依次对每个I2C链路轮询。在背板插入的状态下，sel pin拉低，MUX1会将PCIE Slot上的I2C信号接入背板模块的I2C链路，BMC会将此板卡作为背板进行管理。当背板未插入时，sel pin会拉高，BMC会将此slot上的I2C链路作为PCIE设备模块来识别。

4)、上电后，若此背板插入，MUX2会将VPP链路接入PCIE Slot上的reserve pin接入VPP链路，此时背板上这些reserve pin作为VPP信号来使用，供CPLD进行解析和点灯。当背板拔出时，MUX2会将这些reserve pin作为PCIE设备接入的默认状态来使用。

本发明可使用PCIE Switch芯片实现更多的硬盘扩展。

本发明实施例所提供的装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

又例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，再例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，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PCIE插卡形式硬盘扩展装置，其特征在于，包括主板和PCIE插卡形式背板；

所述主板包括PCIE插槽、第一多路选择器、BMC和CPU；

所述第一多路选择器的两个输入端分别连接BMC的背板I2C链路和PCIE设备I2C链路，所述第一多路选择器的输出端连接PCIE插槽，所述CPU的PCIE链路连接PCIE插槽；

所述PCIE插卡形式背板包括CPLD、硬盘连接器、在位信号端以及与所述PCIE插槽匹配的金手指；

所述金手指的I2C链路连接CPLD，所述金手指的PCIE链路连接硬盘连接器；所述PCIE插卡形式背板的在位信号端通过所述金手指、所述PCIE插槽连接所述第一多路选择器的选择端。

2.根据权利要求1所述的PCIE插卡形式硬盘扩展装置，其特征在于，所述主板还包括第二多路选择器；

所述第二多路选择器的两个输入端分别连接备用PCIE引脚和CPU的VPP链路，所述第二多路选择器的输出端连接所述PCIE插槽。

3.根据权利要求2所述的PCIE插卡形式硬盘扩展装置，其特征在于，所述PCIE插卡形式背板还包括指示灯；

所述金手指连接所述CPLD的VPP输入端，所述CPLD的VPP输出端连接所述指示灯。

4.根据权利要求1所述的PCIE插卡形式硬盘扩展装置，其特征在于，所述第一多路选择器的选择端输入下拉信号时，BMC的背板I2C链路通过所述第一多路选择器与所述PCIE插槽连接。

5.根据权利要求2所述的PCIE插卡形式硬盘扩展装置，其特征在于，所述第二多路选择器的选择端输入下拉信号时，CPU的VPP链路通过所述第二多路选择器与所述PCIE插槽连接。

6.根据权利要求4或5所述的PCIE插卡形式硬盘扩展装置，其特征在于，所述在位信号端连接下拉信号。

7.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至6任意一项所述的PCIE插卡形式硬盘扩展装置。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述硬盘连接器连接有多个硬盘。

9.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为服务器。

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