CN201576280U - 智能平台管理接口 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能平台管理接口IPMI，该方法包括：第一现场可编程门阵列FPGA、第二FPGA、第三FPGA，其中：第一FPGA，位于微型电信计算架构交换机板MCH上，分别与第二FPGA、第三FPGA相连，用于与第二FPGA、第三FPGA通信，在执行机架管理控制时，提供I2C接口；第二FPGA，位于先进夹层卡AMC上，与第一FPGA相连，用于与第一FPGA通信，执行模块管理控制；第三FPGA，位于电源卡PM上，与第一FPGA相连，用于与第一FPGA通信，执行增强型模块管理控制。本实用新型同时公开一种智能平台管理接口IPMI，该IPMI采用复杂可编程逻辑器件CPLD实现。采用本实用新型可以大大提高系统的运行效率，提高系统的可靠性和抗干扰能力。

Description

智能平台管理接口

技术领域

本实用新型涉及计算机技术领域，尤其涉及智能平台管理接口。

背景技术

工业计算机技术的发展经历了上世纪80年代的第一代STD总线工业计算机，90年代的第二代IPC工业计算机，到90年代的后半期，第三代CompactPCI(紧凑型PCI)总线工业计算机逐步成为主流，并随着电信的爆炸式发展而得到了广泛的应用。而人们对高速、宽带的追求和渴望是没有止境的，随着下一代的移动通信网络的发展、互联网的带宽的提升，符合CompacgtPCI的工业计算机已不能够满足这些应用。

国际计算机协会在2004年推出了ATCA(Advanced TelecommunicationsComputing Architecture，先进电信计算架构)(PICMG3.0)标准，ATCA标准是一种全新的开放规格，目标是提供一个开放式平台标准，以满足电信基础设施设备在下一个十年内的需求。

ATCA标准计算机特别适合于大型系统的应用，但对于许多对成本及空间有限制的地方，ATCA也有其不符合要求的地方。为了满足这种需求，国际计算机协会在2006年推出MicroTCA标准，MicroTCA标准是一种小型化的ATCA，ATCA中的AMC(Advanced Mezzanine Card，先进夹层卡)可以直接插入MicroTCA机箱，这样无疑可以减少机箱的尺寸，降低成本。MicroTCA的紧凑性、低成本、低功耗使其成为ATCA在小型局端系统与室外系统方面的有效补充。这些应用包括通信领域的无线基站、IPTV(Internet Protocol Television，网络电视)中心、国防领域、医用图像处理系统、光网络节点，及企业中的工作组路由器、域服务器与SAN(storage area network，存储区域网络)存储器。

为了降低服务器管理系统的开发成本及管理成本，并解决不同服务器与周边设备因接口不同而无法沟通的问题，Intel、HP、NEC、Dell共同领导并结合了多家服务器及芯片制造厂商，为新一代的服务器制定的一项重要的共通规格，即在MicroTCA系统中提供了IPMI(Intelligent Platform Management Interface，智能平台管理接口)。IPMI是一个开放的标准硬件管理接口设备，它可以使各种不同的个体设备以标准的方式与CPU通信。通过IPMI这样的标准接口，系统管理员可轻易地从远程监控到服务器及Client(客户)端计算机的各项“健康状况”，并可依此获得各项MIS(Management Information System，管理信息系统)管理所需要的信息，即使当操作系统(Operating System，OS)失效时，IPMI仍可独立运作，协助管理者迅速了解硬件失效的原因，并进一步诊断硬件的各项问题，以使系统能在最短时间内重新恢复运作。

在MicroTCA系统中，IPMI扮演着重要的角色。IPMI为迅速推广基于TCA的解决方案起到了关键作用。根本原因是，IPMI可以使整个系统更健康、更可靠，原则上IPMI可以适用于任何环境，但更适合电信应用。通过IPMI，MicroTCA的管理系统可以控制各个AMC的上电情况，监控各个AMC的工作状态，如环境温度、工作电压、应用软件的运行状态等，并实时上报给管理系统。管理系统可通过分析AMC的各种信息来判断其是否工作正常，对工作异常的AMC进行复位或者关断电源处理，以防止故障扩散。

目前，在MicroTCA系统中，IPMI系统共分如下几个部分：

MCMC(MicroTCA Carrier Management Controller，微型电信计算架构机架管理控制器)，位于MicroTCA系统的MCH(MicroTCA Carrier Hub，微型电信计算架构交换机板)上，MCMC通过IPMB-O(Intelligent Platform Management Bus，智能平台管理总线)和IPMB-L与PM(PowerManger，电源卡)和各个AMC互相通信，其中MCMC通过IPMB-O与电源卡通信，通过IPMB-L与各个AMC通信，IPMB-O与IPMB-L合称为I2C接口；MCMC可用于在执行机架管理控制时，提供I2C接口；

MMC(Module Management Controller，模块管理控制器)，是在AMC上的管理单元，它通过IPMB-L与MCH板卡上的MCMC管理单元进行信息交互，执行模块管理控制；

EMMC(Enhanced Module Management Controller，增强型模块管理控制器)，位于电源卡上，用于执行增强型模块管理控制，即除可以处理完成MMC的功能外，EMMC还增加了电源管理、系统冷却单元管理等功能。

目前，IPMI的实现方法主要如下：

1、硬件平台。在目前的技术中，IPMI的各个单元的硬件平台主要以单片机和处理器为主。其中，功能相对较弱的MMC和EMMC单元通过8位单片机或32位低端ARM(Advanced RISC Machine，先进精简指令集计算机)微控制器实现；功能相对较强的MCMC单元通过32位处理器系统实现，如通过Freescale的MC9S08QE128系列单片机实现MMC模块的硬件平台，通过MPC8xx系列处理器或Coldfire系列32位处理器实现MCMC单元硬件平台。

2、软件平台。MMC与EMMC单元的软件采用无操作系统软件与有操作系统软件两种，无操作系统方式，软件顺序执行，通过中断响应的方式处理消息；有操作系统的方式，系统采用ucLinux或ucOS II等小型嵌入式操作系统作为软件平台。MCMC单元一般采用VxWorks或Linux操作系统作为软件平台。

如图1所示，目前IPMI主要包括MCH、PM、AMC，通过IPMI总线实现信息交互，其中MCH包括由单片机或处理器实现的MCMC，PM包括由单片机或处理器实现的EMMC，AMC包括由单片机或处理器实现的MMC，当然，实现时AMC可以是多个，如图1中的AMC1、AMC2、AMC3、……AMCn所示。由图1可以看出，目前IPMI实现方式均采用单片机或处理器为平台，通过软件实现其管理功能。

发明人在实现本实用新型的过程中，发现上述现有技术存在如下不足：

1、运行效率较低。由于采用微处理器或者低端CPU作为IPMI的系统硬件平台，核心处理器部分运行速率较低，如MMC单元采用单片机或低端32位微控制器(如ARM7)，主频为10MHz～50MHz，指令执行效率较低，系统响应时间较长。另外由于软件的特殊性，软件指令都是顺序执行，无法进行并行操作，从这个技术角度也影响了整个系统的运行速率。

2、IPMI系统可靠性较低。从可靠性角度分析，软件的可靠性级别要低于硬件(硬件的可靠性要比软件的可靠性高十倍，即一个数量级)。并且每增加一颗处理器，系统中就多了一个故障点，在多颗处理器存在的情况下，系统的可靠性就会有所降低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种智能平台管理接口IPMI，用以提高系统的运行效率，提高系统的可靠性和抗干扰能力，该IPMI包括：

第一现场可编程门阵列FPGA、第二FPGA、第三FPGA，其中：

第一FPGA，位于微型电信计算架构交换机板MCH上，分别与第二FPGA、第三FPGA相连，用于与第二FPGA、第三FPGA通信，在执行机架管理控制时，提供I2C接口；

第二FPGA，位于先进夹层卡AMC上，与第一FPGA相连，用于与第一FPGA通信，执行模块管理控制；

第三FPGA，位于电源卡PM上，与第一FPGA相连，用于与第一FPGA通信，执行增强型模块管理控制。

本实用新型实施例还提供一种智能平台管理接口IPMI，用以提高系统的运行效率，提高系统的可靠性和抗干扰能力，该IPMI包括：

第一复杂可编程逻辑器件CPLD、第二CPLD、第三CPLD，其中：

第一CPLD，位于微型电信计算架构交换机板MCH上，分别与第二CPLD、第三CPLD相连，用于与第二CPLD、第三CPLD通信，在执行机架管理控制时，提供I2C接口；

第二CPLD，位于先进夹层卡AMC上，与第一CPLD相连，用于与第一CPLD通信，执行模块管理控制；

第三CPLD，位于电源卡PM上，与第一CPLD相连，用于与第一CPLD通信，执行增强型模块管理控制。

本实用新型实施例中，智能平台管理接口IPMI的各个功能模块都是由FPGA或CPLD实现，该构架利用FPGA或CPLD硬件逻辑可以并行操作的特点，大大提高了系统的运行效率，并且由于硬件逻辑在可靠性理论上优于处理器系统，因此在整体上也提高了系统的可靠性和抗干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为现有技术中IPMI系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中IPMI系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中AMC插入、拔出机框的状态转换图；

图4为本实用新型实施例中采用FPGA实现MMC的硬件接口示意图；

图5为本实用新型实施例中IPMI消息交互流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

为了解决IPMI系统运行效率较低以及可靠性较低的问题，本实用新型实施例提出了一种通过FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)实现IPMI的设计方案。

如图2所示，本实用新型实施例采用FPGA或CPLD分别实现IPMI中MCMC、EMMC、MMC的功能。图2中，IPMI主要包括MCH、PM、AMC，通过IPMI总线实现信息交互，其中MCH包括由FPGA或CPLD实现的MCMC，PM包括由FPGA或CPLD实现的EMMC，AMC包括由FPGA或CPLD实现的MMC，当然，实现时AMC可以是多个，如图1中的AMC1、AMC2、AMC3、……AMCn所示。由图2可以看出，本实施新型实施例中IPMI采用FPGA或CPLD实现，利用FPGA或CPLD硬件逻辑可以并行操作的特点，大大提高了系统的运行效率，并且由于硬件逻辑在可靠性理论上优于处理器系统，因此在整体上也提高了系统的可靠性和抗干扰能力。

下面先以采用FPGA实现IPMI进行说明。

本实用新型实施例中，智能平台管理接口IPMI，可以包括：

第一FPGA、第二FPGA、第三FPGA，其中：

第一FPGA，位于MCH上，分别与第二FPGA、第三FPGA相连，用于与第二FPGA、第三FPGA通信，在执行机架管理控制时，提供I2C接口；

第二FPGA，位于AMC上，与第一FPGA相连，用于与第一FPGA通信，执行模块管理控制；

第三FPGA，位于PM上，与第一FPGA相连，用于与第一FPGA通信，执行增强型模块管理控制。

由此可见，第一FPGA可实现MCMC的功能，第二FPGA可实现MMC的功能，第三FPGA可实现EMMC的功能，从而利用FPGA硬件逻辑可以并行操作的特点，大大提高了系统的运行效率，并且由于硬件逻辑在可靠性理论上优于处理器系统，因此在整体上也提高了系统的可靠性和抗干扰能力。

一个实施例中，对于功能相对较强的MCMC，除可以采用第一FPGA在执行机架管理控制时，提供I2C接口而外，还可以加上处理器进行一些辅助性的控制。即，上述IPMI还可以包括：处理器，位于MCH上，分别与第二FPGA、第三FPGA相连，用于与第二FPGA、第三FPGA通信，在执行机架管理控制时，收集、处理、上报管理信息，如图2中所示，MCMC可由FPGA加处理器实现。

实施中，将AMC插入机框(MicroTCA机箱)，可以实现相应管理功能，若不需要相应管理功能时，可以将AMC拔出机框。一个实施例中，为实现AMC插入、拔出机框，上述IPMI中还可以包括手柄，该手柄位于AMC上，是AMC上的一个机械部件，与第二FPGA相连，用于通过闭合操作向第二FPGA发送AMC已插入机框的通知。

图3为AMC插入、拔出机框的状态转换图。这里要说明的是，符合AdvancedTCA标准的线卡，即AMC，也可称为FRU(Field Replace Unit，现场可更换单元)。

图3中，AMC插入过程如下：

1、初始状态为状态0，当AMC插入机框，则进入状态1；

2、在状态1下，闭合手柄后，进入状态2，在状态2进行一定的延时等待，用于确认插入动作完成，确认完毕，将AMC设置为有效并进入状态3；

3、在状态3如发生手柄打开事件，则进入状态6，如手柄仍保持闭合，则完成激活AMC的过程，进入状态4，从而完成AMC的插入动作。

FRU的拔出过程即在状态2、3、4中，只要发生手柄打开，即可将AMC设置为无效，并进入状态6(其中，如在状态4发生手柄打开事件，需进入状态5进行确认，如手柄持续打开则进入状态6，否则返回状态4)，通过状态6完成AMC的失效操作，并转至状态1，拔出AMC。

一个实施例中，还可以在AMC上安装AMC指示灯，与第二FPGA相连，用于在手柄通过闭合操作向第二FPGA发送AMC已插入机框的通知，按第二FPGA的设置点亮。

下面以采用FPGA实现MMC为例，来说明本实用新型的技术方案。MMC上电运行的具体实现过程可以如下：

在第二FPGA接收到手柄发送AMC已插入机框的通知后，将该通知转发给第三FPGA；

第三FPGA向第一FPGA发送插入事件请求，并接收第一FPGA返回的插入事件应答；

第一FPGA在接收到所述插入事件请求后，向第二FPGA发送扫描消息请求，并接收第二FPGA返回的扫描消息应答；

第二FPGA在接收到所述扫描消息请求后，向第一FPGA发送手柄关闭请求，并接收第一FPGA返回的手柄关闭应答；以及，在手柄完成闭合操作后，向第一FPGA发送设置AMC指示灯请求，在接收到第一FPGA返回的设置FRU指示灯应答后设置AMC指示灯；

第一FPGA向第三FPGA发送为第二FPGA上电的请求，第三FPGA进一步用于为第二FPGA打开对应的电源通道，使第二FPGA上电工作，并向第一FPGA发送上电应答。

图4为采用FPGA实现MMC的硬件接口示意图，图4中MMC的硬件接口包括：I2C接口、指示灯输出(包括红灯、蓝灯)、复位输入、复位输出、板卡信息(包括GA0、GA1、GA2、P1)。

通过FPGA可以实现一路I2C接口，即IPMB-L总线，逻辑实现三部分功能：I2C控制器的功能、I2C数据的收发功能、IPMI消息的处理功能。

AMC插入机框后，通过FPGA使管理电路加电，将P1脚置高，读取GA0、GA1和GA2三个管脚的电平并记录，再将P1脚置低，再一次读取GA0、GA1和GA2三个管脚的电平并记录，比较两次读取的值，如果相同则表明读取的值就是对应的管脚电平(高或者低)，如果不同则表明该管脚悬空，根据三个管脚的电平状态获得AMC的地址信息，实现时可以提供管脚电平状态和AMC地址信息的映射关系表，通过查表，根据三个管脚的电平状态获得AMC板卡的地址信息，当然也可以有其它的实现方式。然后，通过该地址信息确定该I2C控制器的地址，若查表无法获得三个管脚状态的组合，表明AMC地址读取错误，点亮红灯。正确读取板卡地址后，按照图5所示的IPMI消息交互流程和MCH对接成功后，电源模块打开该槽位的负载电源为该操作的AMC提供电源供给。

图5为IPMI信息交互流程图，描述了AMC插入机框到其上电这个过程中AMC与MCH、PM之间在IPMB总线上的信息交换流程。通过第一FPGA、第二FPGA、第三FPGA分别实现在MCH上的MCMC、AMC上的MMC、PM上的EMMC，为方便描述，在下面的流程描述中直接以MCH、AMC、PM进行说明。

1、AMC插入机框，通过物理上改变PS1#引脚的状态，将接收到的手柄发送的AMC已插入机框的通知转发给PM；

2、在发现AMC插入后，PM向MCH发送插入事件请求；

3、MCH向PM返回插入事件应答；

4、MCH在收到PM的插入事件请求后，向IPMI总线上的AMC发送扫描消息请求；

5、AMC收到扫描消息请求后返回扫描消息应答；

6、AMC在接收到MCH的扫描消息请求后，向MCH发送手柄关闭请求；

7、MCH向AMC返回手柄关闭应答；

8、在完成手柄闭合操作后，AMC向MCH发送设置AMC指示灯请求；

9、MCH向AMC返回设置AMC指示灯应答；AMC设置FRU指示灯；

10、当MCH确认AMC完成插入操作后，向PM发送为AMC上电的请求；

11、PM收到上电请求后为AMC打开对应的电源通道，使AMC上电工作，并向MCH发送上电应答。

下面再以采用CPLD实现IPMI进行说明，由于采用CPLD实现IPMI以解决问题的原理与采用FPGA实现IPMI类似，因此可参见前述采用FPGA实现IPMI的实施方案，对采用CPLD实现IPMI作简略说明。

本实用新型实施例中，智能平台管理接口IPMI可以包括：

第一复杂可编程逻辑器件CPLD、第二CPLD、第三CPLD，其中：

第一CPLD，位于微型电信计算架构交换机板MCH上，分别与第二CPLD、第三CPLD相连，用于与第二CPLD、第三CPLD通信，在执行机架管理控制时，提供I2C接口；

第二CPLD，位于先进夹层卡AMC上，与第一CPLD相连，用于与第一CPLD通信，执行模块管理控制；

第三CPLD，位于电源卡PM上，与第一CPLD相连，用于与第一CPLD通信，执行增强型模块管理控制。

一个实施例中，上述IPMI还可以包括：

处理器，位于MCH上，分别与第二CPLD、第三CPLD相连，用于与第二CPLD、第三CPLD通信，在执行机架管理控制时，收集、处理、上报管理信息。

一个实施例中，上述IPMI还可以包括：

手柄，位于AMC上，与第二CPLD相连，用于通过闭合操作向第二CPLD发送AMC已插入机框的通知。

一个实施例中，上述IPMI还可以包括：

AMC指示灯，位于AMC上，与第二CPLD相连，用于在手柄通过闭合操作向第二CPLD发送AMC已插入机框的通知，按第二CPLD的设置点亮。

一个实施例中，第二CPLD进一步用于将接收到的所述通知转发给第三CPLD；

第三CPLD进一步用于向第一CPLD发送插入事件请求，并接收第一CPLD返回的插入事件应答；

第一CPLD进一步用于在接收到所述插入事件请求后，向第二CPLD发送扫描消息请求，并接收第二CPLD返回的扫描消息应答；

第二CPLD进一步用于在接收到所述扫描消息请求后，向第一CPLD发送手柄关闭请求，并接收第一CPLD返回的手柄关闭应答；以及，在手柄完成闭合操作后，向第一CPLD发送设置AMC指示灯请求，在接收到第一CPLD返回的设置FRU指示灯应答后设置AMC指示灯；

第一CPLD进一步用于向第三CPLD发送为第二CPLD上电的请求，第三CPLD进一步用于为第二CPLD打开对应的电源通道，使第二CPLD上电工作，并向第一CPLD发送上电应答。

综上可以得知，本实用新型实施例中，通过FPGA或CPLD硬件逻辑实现IPMI管理系统，大大提高了系统的效率与响应时间，并提高了系统的可靠性，弥补了现有技术中通过处理器+软件方式实现IPMI系统功能的不足。成熟的设计方案实现也可使该FPGA实现的IPMI管理系统模块化，成为独立的销售产品，带来产品收益，也可缩短MicroTCA产品的开发周期。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能平台管理接口IPMI，其特征在于，包括：

第一现场可编程门阵列FPGA、第二FPGA、第三FPGA，其中：

第一FPGA，位于微型电信计算架构交换机板MCH上，分别与第二FPGA、第三FPGA相连，用于与第二FPGA、第三FPGA通信，在执行机架管理控制时，提供I2C接口；

第二FPGA，位于先进夹层卡AMC上，与第一FPGA相连，用于与第一FPGA通信，执行模块管理控制；

第三FPGA，位于电源卡PM上，与第一FPGA相连，用于与第一FPGA通信，执行增强型模块管理控制。

2.如权利要求1所述的IPMI，其特征在于，还包括：

处理器，位于MCH上，分别与第二FPGA、第三FPGA相连，用于与第二FPGA、第三FPGA通信，在执行机架管理控制时，收集、处理、上报管理信息。

3.如权利要求1或2所述的IPMI，其特征在于，还包括：

手柄，位于AMC上，与第二FPGA相连，用于通过闭合操作向第二FPGA发送AMC已插入机框的通知。

4.如权利要求3所述的IPMI，其特征在于，还包括：

AMC指示灯，位于AMC上，与第二FPGA相连，用于在手柄通过闭合操作向第二FPGA发送AMC已插入机框的通知，按第二FPGA的设置点亮。

5.一种智能平台管理接口IPMI，其特征在于，包括：

第一复杂可编程逻辑器件CPLD、第二CPLD、第三CPLD，其中：

第一CPLD，位于微型电信计算架构交换机板MCH上，分别与第二CPLD、第三CPLD相连，用于与第二CPLD、第三CPLD通信，在执行机架管理控制时，提供I2C接口；

第二CPLD，位于先进夹层卡AMC上，与第一CPLD相连，用于与第一CPLD通信，执行模块管理控制；

第三CPLD，位于电源卡PM上，与第一CPLD相连，用于与第一CPLD通信，执行增强型模块管理控制。

6.如权利要求5所述的IPMI，其特征在于，还包括：

处理器，位于MCH上，分别与第二CPLD、第三CPLD相连，用于与第二CPLD、第三CPLD通信，在执行机架管理控制时，收集、处理、上报管理信息。

7.如权利要求5或6所述的IPMI，其特征在于，还包括：

手柄，位于AMC上，与第二CPLD相连，用于通过闭合操作向第二CPLD发送AMC已插入机框的通知。

8.如权利要求7所述的IPMI，其特征在于，还包括：

AMC指示灯，位于AMC上，与第二CPLD相连，用于在手柄通过闭合操作向第二CPLD发送AMC已插入机框的通知，按第二CPLD的设置点亮。

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