CN202795186U - 一种刀片服务器机箱上下电的面板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种面板，具体涉及一种刀片服务器机箱上下电的面板。该面板（1）上并排设置有电源按钮（11）、ID按钮（12）、电源指示灯（13）、ID指示灯（14）和控制电路（15）；所述面板上的控制电路（15）分别与所述电源按钮（11）和ID按钮（12）连接；面板上的电源按钮（11）控制所述刀片服务器机箱的上下电。该面板涉及到的电路简单，成本低，但是实现了复杂的上下电流程。

Description

一种刀片服务器机箱上下电的面板

技术领域

本实用新型涉及一种面板，具体涉及一种刀片服务器机箱上下电的面板。

背景技术

刀片服务器从2002年诞生之日起，就伴随着刀片服务器的标准之争，直到今天，各个刀片服务器厂商之间仍未达成共识，各自表述各自的标准，自成体系。HP、IBM、DELL、Intel这些国际巨头各自有各自的刀片服务器标准，各自建立各自的阵营，互不妥协。出现这种现象的原因是刀片服务器技术门槛高，研发成本昂贵，如果一旦形成标准就降低了各个企业或厂家的准入门槛，所以大的刀片服务器厂商特别是那些国际巨头为了有效的屏蔽对手，特别是屏蔽中小企业的竞争，各个厂家不愿拿出自己的技术形成标准规范。这对国内服务器厂商提出挑战，如何利用有限的资金探索开发出自己的刀片服务器标准和产品是一个非常重要的课题。

刀片服务器机箱的上下电管理是刀片服务器标准中一个非常重要的组成部分，目前国内外刀片服务器厂商采取的管理方案是采用BMC(Baseboard Management Controller基板管理控制器)专用芯片进行管理，遵循IPMI（Intelligent Platform Management Interface智能平台管理接口）协议，但这种方法存在如下几个缺点：

1）BMC专用芯片成本高，尤其是购买运行在BMC上的IPMI协议代码更是昂贵。如果进行大的升级，还要额外的收取费用。而提供BMC专用芯片的厂商和提供遵循IPMI协议代码的厂商相互捆绑在一起，事实上形成了垄断，赚取了大量的利润，严重损害和制约了国内刀片服务器的发展。

2）刀片服务器机箱的上下电管理完全是依靠管理模块上的BMC芯片进行管理，在现有的管理体系中没有考虑BMC芯片万一出现故障的情况，所以如果一旦出现BMC崩溃的情况，刀片服务器机箱运行就会出现混乱，严重时出现死机或者事故。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种刀片服务器机箱上下电的面板，该面板涉及到的电路简单，成本低，但是实现了复杂的上下电流程。

本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的：

一种刀片服务器机箱上下电的面板，其改进之处在于，所述面板1上并排设置有电源按钮11、ID按钮12、电源指示灯13、ID指示灯14和控制电路15；所述面板上的控制电路15分别与所述电源按钮11和ID按钮12连接；

所述面板上的电源按钮11控制所述刀片服务器机箱的上下电。

本实用新型提供的一种优选的技术方案是：所述电源指示灯13和ID指示灯14采用LED指示灯。

本实用新型提供的第二优选的技术方案是：所述刀片服务器机箱包括中板2、电源模块3、管理模块4和风扇5；

所述电源模块3、管理模块4和风扇5通过接插件分别与所述中板2连接。

本实用新型提供的一种较优选的技术方案是：所述中板2包括开关芯片21和总线芯片22。

本实用新型提供的另一较优选的技术方案是：所述总线芯片22的个数为2；包括总线芯片221、222；所述总线芯片221分别与管理模块4和开关芯片21连接；所述总线芯片222分别与管理模块4和风扇5连接。

本实用新型提供的还一较优选的技术方案是：所述总线芯片22具有锁存功能，采用TI公司的PCA9555PW芯片。

本实用新型提供的再一较优选的技术方案是：所述开关芯片21与电源模块3连接；其中开关芯片21的缺省状态为连通状态；

所述开关芯片21采用On Semiconductor公司的MC74LVXT4066DTR2芯片。

本实用新型提供的又一较优选的技术方案是：所述电源模块3和所述风扇5的个数至少为1；根据刀片服务器系统的功耗和散热要求设置电源模块3和风扇5的个数。

本实用新型提供的又一较优选的技术方案是：所述ID按钮12、ID指示灯14和控制电路15分别与管理模块4连接。

本实用新型提供的第三优选的技术方案是：从所述ID按钮12引出一条信号线为SYS_IDBUT_N；

所述ID按钮12通过所述信号线SYS_IDBUT_N与所述电源模块3连接；

所述ID按钮12采用点触式开关。

本实用新型提供的第四优选的技术方案是：从所述控制电路15上引出3条信号线，其中一条信号线SYS_PWRBUT_CNTR_N分别与电源模块3的上电使能信号PSU_PSON_N(s)和管理模块4连接；

另一信号线SYS_PWRBUT_EN与所述开关芯片21连接；

还一信号线SYS_PWRBUT_REQ_N与所述管理模块4连接。

本实用新型提供的第五优选的技术方案是：所述管理模块4采用IBM公司的POWERPC405芯片。

与现有技术相比，本实用新型达到的有益效果是：

1、本实用新型提供的刀片服务器机箱上下电的面板，电路设计简单，成本低，但是提供的电路连线设计实现了刀片服务器机箱上下电的复杂流程；不用购买专用的BMC芯片和昂贵的代码。

2、本实用新型提供的刀片服务器机箱上下电的面板在工作过程中，考虑了刀片服务器所有上下电的情况，包括有管理模块的控制方式、管理模块工作过程中坏掉的控制方式、和无管理模块的控制方式，并针对各个情况给出了相应的对策，为刀片服务器机箱的上下电提供了依据。

附图说明

图1是本实用新型提供的刀片服务器机箱上下电的电路原理图；

图2是本实用新型提供的SYS_PWRBUT_REQ_N信号的上下电波形图；

图3是本实用新型提供的机箱面板按钮针对各个情况请求上下电的流程图；

图4是本实用新型提供的不用按钮、管理模块直接控制方式上下电（含中途管理模块坏掉情况）的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的详细说明。

本实用新型提供一种刀片服务器机箱上下电的面板，利用机箱面板的电源按钮控制刀片服务器机箱的上下电；

控制刀片服务器机箱上下电的控制方式包括：有管理模块的控制方式和无管理模块的控制方式；

所述有管理模块控制方式包括用按钮请求方式、管理模块直接控制方式和管理模块损坏时的控制方式；

所述管理模块控制方式和无管理模块控制方式的转换采用机箱面板上的控制电路来实现。

所述刀片服务器默认的工作方式是有管理模块控制方式。

所述的有管理模块控制方式中，如果管理模块出现损坏的情况，必须保持电源模块原先的工作状态，也即要求所用的总线芯片具有锁存功能，此芯片应该用辅助（standby）电源供电。

所述的有管理模块控制方式中，当管理模块损坏了，仍能够手动开关机。

所述的在保证手动上电运行后，再插入管理模块时，管理模块能够检测到系统的电源模块和风扇已在运行。

所述的有管理模块控制方式能够控制单个电源进行上下电；手动方式同时控制所有的电源模块同时上下电。

所述的当用手动方式控制机箱上电时，需要能够同时控制所有风扇上下电。也即要求所用的总线芯片具有锁存功能，此芯片应该用辅助（standby）电源供电。

所述的有管理模块控制方式下，如果没有管理模块的授权，即使按动机箱面板上的电源按钮，机箱也不能正常上电，并且管理模块有权禁止电源按钮的功能。

实施例1

一、机箱面板与其他设备的连接结构

如图1所示，机箱面板1包括电源按钮11、ID按钮12、电源指示灯13、ID指示灯14和控制电路15，所述面板上的控制电路15分别与电源按钮11和ID按钮12连接，ID按钮12也与管理模块4相连，其信号线命名为SYS_IDBUT_N。

中板2包括开关芯片21和总线芯片22；总线芯片22包括2个芯片，分别是总线芯片221和总线芯片222。总线芯片22采用IIC接口的具有锁存功能的I/O expander（I/O拓展器），例如可以采用TI公司的PCA9555PW芯片。开关芯片21在缺省状态下应该是连通状态（onstate），例如采用On Semiconductor公司的MC74LVXT4066DTR2芯片，每个MC74LVXT4066DTR2芯片可以控制4个电源模块3，所以需要根据电源模块3的个数来选择MC74LVXT4066DTR2芯片的个数，针对芯片MC74LVXT4066DTR2来说，需要把开关使能信号SYS_PWRBUT_EN在中板midplane上用辅助电源standby电源拉高，如果选择其他的开关芯片，有可能在中板midplane上拉低，但不管怎样，确保开关芯片缺省状态是on state，即连通状态。

机箱面板1、电源模块3、管理模块4和风扇5都是通过接插件与中板2相连。电源模块3和风扇5的个数至少为1个，应根据刀片服务器系统的功耗和散热要求来合理的设置电源模块3和风扇5的个数。

机箱面板1上的控制电路15引出3条信号线，其中一条信号线（命名SYS_PWRBUT_CNTR_N）与电源模块3的上电使能信号PSU_PSON_N(s)相连，并和管理模块4相连，作用是控制电源模块3的上下电，并同时通知管理模块4电源模块3正处在的状态；一条信号线（命名SYS_PWRBUT_EN）与开关芯片21相连，作用是控制开关芯片21的通断，达到接通或者中断管理模块4通过总线芯片221给电源模块3发出的上下电命令的目的；第3条信号线（命名SYS_PWRBUT_REQ_N）与管理模块4相连，作用是向管理模块4发出上下电请求的信号，其波形可以任意指定，图2示意了一种情况。机箱面板1和中板2之间还连接有+12V电源、+12VSB电源和地（命名GND），其中+12VSB电源是辅助（standby）电源，用于给机箱面板1供电。

管理模块4（Management Module，MM）利用IIC Bus1与总线芯片221相连，而总线芯片221又通过开关芯片21与电源模块3的上电使能信号PSU_PSON_N(s)相连，进而达到管理模块4控制电源模块3上下电的目的。管理模块4利用IIC Bus2总线芯片221与风扇的使能信号Fan_PSON_N(s)相连，达到控制风扇上下电的目的。管理模块4可采用IBM公司的POWERPC405。

机箱面板的信号定义如下表1所示：

实施例2

二、机箱面板的功能和实现原理：

1、控制机箱总电源的上下电，即有一个机箱的总开关按钮控制机箱电源模块3的工作，分为有管理模块4和无管理模块4两种情况。

按所述电源按钮11一下，若处于下电状态，则是有管理模块方式的请求上电；

按住所述电源按钮11持续5秒以上，若处于上电状态，则是有管理模块方式的请求下电；

按住所述ID12按钮不放，且连续按所述电源按钮114下，则是无管理模块方式的手动上电；

按住所述ID12按钮不放，连续按所述电源按钮112下，则是无管理模块方式的手动下电；

按住所述ID12按钮不放，按所述电源按钮111下，则是手动控制方式放权给管理模块控制方式。

2、指示机箱的上电状态，可采用绿色的LED灯来显示。

指示灯13亮时表示电源模块3主电源已经工作，即已输出标准的+12V电源。指示灯不亮表示没有上电。

设计原理是，把中板2的+12V电源连接到电源指示灯13的阳极，而电源指示灯13的阴极连接地（图1中的GND），当机箱上电后，+12V电源会存在，所以电源指示灯13会亮，当机箱下电后，+12V电源不存在，变成零电势，所以不亮。

3、ID button12和ID指示灯14，用来定位发生故障的刀片服务器，ID指示灯14可采用蓝色LED。

ID button12可以采用点触式开关，按此按钮请求管理模块4点亮或关掉指示灯14。另一种方式就是借助于管理模块4上的人机交互界面可以不经过ID button12就可以点亮或者关灭ID指示灯14。

实施例3

三、机箱面板上下电的控制流程

图3是本实用新型提供的机箱面板按钮针对各个情况请求上下电的流程图，包含有管理模块的情况、中途管理模块坏掉情况、无管理模块的情况。控制流程如下：

第1步：刀片服务器的初值状态是未上电状态，此时各个信号的状态是

SYS_PWRBUT_REQ_N=H（H:高电平）

SYS_PWRBUT_EN=H（缺省使开关芯片21处于连通状态）

SYS_PWRBUT_CNTR_N＝H

第2步：按动Power Button（电源按钮11）一下，向控制电路15发出机箱上电信号。

第3步：控制电路15收到第2步中的上电信号，于是控制信号线SYS_PWRBUT_REQ_N向管理模块4（简称MM）发出2个100ms脉冲请求上电，如图2所示。其他信号保持原先状态：SYS_PWRBUT_EN=H，SYS_PWRBUT_CNTR_N＝H

第4步：如果MM存在就进入第A-5步，否则进入第C-5步。

第A-5步：MM收到信号线SYS_PWRBUT_REQ_N传递过来的上电请求信号。

第A-6步：MM根据整个刀片机箱的情况作出判断，如果不允许上电，就会进入第A-7-1步。如果允许上电，则进入第A-7-2步。

第A-7-1步：MM控制其人机交互界面显示出不能上电的状态和原因，并循环到第1步。

第A-7-2步：MM控制电源模块3（PSU）的上电使能信号PSU_PSON_N(s)使其变为低电平来控制一个或者多个电源模块3上电。电源模块3上电的个数取决于刀片机箱的功耗大小，由MM根据当时刀片系统功耗的预估情况作出决定。

由于SYS_PWRBUT_EN=H，所以开关芯片21处于连通状态，所以MM可以通过IIC bus控制总线芯片22的各个IO脚使能，并经过开关芯片21来控制各个电源模块的上电使能信号PSU_PSON_N(s)。

第A-8步：刀片服务器系统运行。

第A-9步：按动Power Button（电源按钮11）维持5秒钟以上，向控制电路15发出关机信号。

第A-10步：控制电路15收到第A-9步中的关机信号后，控制信号线SYS_PWRBUT_REQ_N向MM发出2个500ms长脉冲，请求上电，如图2所示。其他信号保持原先状态：SYS_PWRBUT_EN=H，SYS_PWRBUT_CNTR_N＝H

第A-11步：如果MM完好则进入第A-12步，否则进入第B-12步。

第A-12步：MM控制电源模块3的上电使能信号PSU_PSON_N(s)为高电平，使所有的电源模块3下电。并循环到第1步。

第B-12步：MM坏掉，对第A-10步所发的请求没有反应。下一步进入到第C-10步。

第C-5步：由于MM不存在，所以系统对第3步产生的信号没有反应。

第C-6步：由管理模块控制的上电方式切换为无管理模块控制的上电方式，即无管理模块的手动上电方式，所对应的操作是：按住所述ID12按钮不放，连续按所述电源按钮114下，两个按钮所产生的信号发给控制电路15。

第C-7步：控制电路15收到第C-6步中的手动上电请求信号，于是控制信号线SYS_PWRBUT_EN=L（L：低电平），即把开关芯片21断开，切断MM与电源模块3的联系；并使SYS_PWRBUT_CNTR_N＝L，即把电源模块3的上电使能信号PSU_PSON_N(s)变为低电平，使所有的电源模块3上电。其他信号状态：SYS_PWRBUT_REQ=H

第C-8步：电源模块3的上电信号PSU_PSON_N(s)变为低电平，使所有的电源模块3上电.

第C-9步：系统运行

第C-10步：由管理模块控制的下电方式切换为无管理模块控制的手动下电方式，所对应的操作是：按住所述ID12按钮不放，连续按所述电源按钮112下，两个按钮所产生的信号发给控制电路15。

第C-11步：控制电路15收到第C-10步中的下电请求信号，于是控制信号线SYS_PWRBUT_EN=L，即把开关芯片21断开，切断MM与电源模块3的联系；并使SYS_PWRBUT_CNTR_N＝H，即把电源模块3的上电使能信号PSU_PSON_N(s)变为高电平，使所有的电源模块3下电。其他信号状态：SYS_PWRBUT_REQ=H

第C-12步：电源模块3的上电使能信号PSU_PSON_N(s)变为高电平，使所有的电源模块3下电.

第C-13步:由手动控制模式切换为管理模块控制模式，所对应的操作是：按住所述ID12按钮不放，按电源按钮111下，两个按钮所产生的信号发给控制电路15，循环到第1步。

图4是本实用新型提供的不用按钮、管理模块直接控制方式上下电（含中途管理模块坏掉情况）的流程图。控制流程如下：

第1步：刀片服务器的初值状态是未上电状态，此时各个信号的状态是

SYS_PWRBUT_REQ_N=H

SYS_PWRBUT_EN=H（缺省使开关芯片21处于连通状态）

SYS_PWRBUT_CNTR_N＝H

第2步：在管理模块的人机交互界面上，点击上电的命令。

第3步：管理模块收到上电请求。

第4步：MM根据整个刀片机箱的情况作出判断，如果不允许上电，就会进入第5-1步。如果允许上电，则进入第5-2步。

第5-1步：MM控制其人机交互界面显示出不能上电的状态和原因，并循环到第1步。

第5-2步：MM控制电源模块3（PSU）的上电使能信号PSU_PSON_N(s)使其变为低电平来控制一个或者多个电源模块3上电。电源模块3上电的个数取决于刀片机箱的功耗大小，由MM根据当时刀片系统功耗的预估情况作出决定。

由于SYS_PWRBUT_EN=H，所以开关芯片21处于连通状态，所以MM可以通过IIC bus控制总线芯片22的各个IO脚使能，并经过开关芯片21来控制各个电源模块的上电使能信号PSU_PSON_N(s)。

第6步：刀片服务器系统运行。

第7步：如果MM完好则进入第A-8步，否则进入第B-8步。

第A-8步：在管理模块的人机交互界面上，点击下电的命令；

第A-9步：MM控制电源模块3的上电使能信号PSU_PSON_N(s)为高电平，使所有的电源模块3下电。并循环到第1步。

第B-8步：MM坏掉，其管理界面无法正常运行，所以下电命令无法执行。

第B-9步：由管理模块控制的下电方式切换为无管理模块控制的手动下电方式，所对应的操作是：按住所述ID12按钮不放，连续按所述电源按钮112下，两个按钮所产生的信号发给控制电路15。

第B-10步：控制电路15收到第B-9步中的下电请求信号，于是控制信号线SYS_PWRBUT_EN=L，即把开关芯片21断开，切断MM与电源模块3的联系；并使SYS_PWRBUT_CNTR_N＝H，即把电源模块3的上电使能信号PSU_PSON_N(s)变为高电平，使所有的电源模块3下电。其他信号状态：SYS_PWRBUT_REQ=H

第B-11步：电源模块3的上电使能信号PSU_PSON_N(s)变为高电平，使所有的电源模块3下电.

第B-12步:由手动控制模式切换为管理模块控制模式，所对应的操作是：按住所述ID12按钮不放，按电源按钮111下，两个按钮所产生的信号发给控制电路15，循环到第1步。

本实用新型提供的刀片服务器机箱上下电的面板，其设计方法考虑了刀片服务器所有上下电的情况，包括有管理模块的控制方式、管理模块工作过程中坏掉的控制方式、和无管理模块的控制方式，并针对各个情况给出了相应的对策，为刀片服务器机箱的上下电提供了依据。面板电路设计简单，成本低，但是提供的电路连线设计实现了刀片服务器机箱上下电的复杂流程。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (12)

1.一种刀片服务器机箱上下电的面板，其特征在于，所述面板（1）上并排设置有电源按钮（11）、ID按钮（12）、电源指示灯（13）、ID指示灯（14）和控制电路（15）；所述面板上的控制电路（15）分别与所述电源按钮（11）和ID按钮（12）连接；

所述面板上的电源按钮（11）控制所述刀片服务器机箱的上下电。

2.如权利要求1所述的刀片服务器机箱上下电的面板，其特征在于，所述电源指示灯（13）和ID指示灯（14）采用LED指示灯。

3.如权利要求1所述的刀片服务器机箱上下电的面板，其特征在于，所述刀片服务器机箱包括中板（2）、电源模块（3）、管理模块（4）和风扇（5）；

所述电源模块（3）、管理模块（4）和风扇（5）通过接插件分别与所述中板（2）连接。

4.如权利要求3所述的刀片服务器机箱上下电的面板，其特征在于，所述中板（2）包括开关芯片（21）和总线芯片（22）。

5.如权利要求4所述的刀片服务器机箱上下电的面板，其特征在于，所述总线芯片（22）的个数为2；包括总线芯片（221、222）；所述总线芯片（221）分别与管理模块（4）和开关芯片（21）连接；所述总线芯片（222）分别与管理模块（4）和风扇（5）连接。

6.如权利要求5所述的刀片服务器机箱上下电的面板，其特征在于，所述总线芯片（22）具有锁存功能，采用TI公司的PCA9555PW芯片。

7.如权利要求4所述的刀片服务器机箱上下电的面板，其特征在于，所述开关芯片（21）与电源模块（3）连接；其中开关芯片（21）的缺省状态为连通状态；

所述开关芯片（21）采用On Semiconductor公司的MC74LVXT4066DTR2芯片。

8.如权利要求4所述的刀片服务器机箱上下电的面板，其特征在于，所述电源模块（3）和所述风扇（5）的个数至少为1；根据刀片服务器系统的功耗和散热要求设置电源模块（3）和风扇（5）的个数。

9.如权利要求4所述的刀片服务器机箱上下电的面板，其特征在于，所述ID按钮（12）、ID指示灯（14）和控制电路（15）分别与管理模块（4）连接。

10.如权利要求1所述的刀片服务器机箱上下电的面板，其特征在于，从所述ID按钮（12）引出一条信号线为SYS_IDBUT_N；

所述ID按钮（12）通过所述信号线SYS_IDBUT_N与所述电源模块（3）连接；

所述ID按钮（12）采用点触式开关。

11.如权利要求1所述的刀片服务器机箱上下电的面板，其特征在于，从所述控制电路（15）上引出3条信号线，其中一条信号线SYS_PWRBUT_CNTR_N分别与电源模块（3） 的上电使能信号PSU_PSON_N(s)和管理模块（4）连接；

另一信号线SYS_PWRBUT_EN与开关芯片（21）连接；

还一信号线SYS_PWRBUT_REQ_N与所述管理模块（4）连接。

12.如权利要求11所述的刀片服务器机箱上下电的面板，其特征在于，所述管理模块（4）采用IBM公司的POWERPC405芯片。 

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