CN202975121U - 一种基于嵌入式测试的PXIe背板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于嵌入式测试的PXIe背板，该背板上用于测试的部分包括电压监控电路、电流检测电路、边界扫描测试电路和自检测控制器；电压监控电路、电流检测电路、边界扫描测试电路均与采用FPGA的自检测控制器相连；自检测控制器得到的信息通过系统管理总线SMBus上传至外部；该背板在满足PXIe标准的8槽背板功能要求外，提供了具有多种自测试功能，可对PXIe背板和PXIe机箱以及PXIe外设模块进行检测，为用户提供多种测试信息方便用户了解整机工作状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及PXIe机箱背板信号监控领域，尤其涉及一种基于嵌入式测试的PXIe背板。
背景技术
随着信号交换速度越来越高，传统的PXI背板机箱已经无法满足日益增长的高速数据交换需求。为此，人们制定了PCI Express规范，基于此规范的PXIe的背板机箱也应运而生。
目前多家公司已经向市场投放多款8/18槽PXIe机箱，如安捷伦的M9018A及NI的PXIe-1082等等。市场上目前已有的PXIe背板机箱性能卓越，而且都满足PCIe2.0甚至PCIe3.0规范。然而这些产品在对机箱和外设模块的检测信息方面都不是很完备，仅能对机箱电源电压进行监控，可测性设计有欠缺。
为了让用户方便的了解当前机箱及外设模块的工作状态，需要采用额外的辅助设计对机箱和外设的运行参数进行全面的监控。
此外，随着可测性设计逐渐普及，对机箱进行边界扫描可测性设计可以更快速定位故障点，因此在PXIe背板机箱内加入边界扫描可测性设计可以加快生产流程提高产品可靠性。
发明内容
本实用新型提供了一种基于嵌入式测试的PXIe背板，该背板在满足PXIe标准的8槽背板功能要求外，在现有的对机箱电源电压进行监控的基础上，增加了对第8槽电流的测试功能和对机箱的边界扫描测试功能。
该背板上用于测试的部分包括电压监控电路、电流检测电路、边界扫描测试电路和自检测控制器；电压监控电路、电流检测电路、边界扫描测试电路均与采用FPGA的自检测控制器相连；自检测控制器得到的信息通过系统管理总线SMBus上传至外部；
其中电压监控电路包括5路输入通道、多通道转换开关、电压跟随器和电压采集芯片；每路通道设有两个电阻R1和R2，两个电阻R1和电阻R2串联，电阻R1与所在输入通道对应的被监控电源相连，电阻R2接地；电阻R1和电阻R2的连接处接入多通道转换开关的其中一路输入；所述被监控电源包括PXIe背板上的+12V电源、-12V电源、+3.3V电源、+5V电源、辅助电源+5Vaux；
多通道转换开关输出端与电压跟随器的输入端相连；电压跟随器的输出端与电压采集芯片的输入端相连，电压采集芯片的输出端与自检测控制器相连；多通道转换开关的通道选择端与自检测控制器相连；多通道转换开关至少包括6路输入；
电流检测电路包括取样电阻R3和负载R4、接地电阻R5和电流检测芯片；取样电阻R3和负载R4串联后取样电阻R3的另一端接PXIe背板上的第8槽电源，负载R4的另一端接地；电流检测芯片的输入端接入取样电阻R3的两端，电流检测芯片的输出端与所述多通道转换开关其中一路未使用的输入通道的输入端相连；接地电阻R5一端与电流检测芯片的输出端相连，另一端接地；
边界扫描测试电路包括测试端口、开关桥芯片PEX8624和转换桥接器XIO2001；测试端口、开关桥芯片PEX8624、转换桥接器XIO2001和自检测控制器依次相连且均连入互联线，边界扫描测试电路的供电电源VCC分别通过一个二极管与开关桥芯片PEX8624、转换桥接器XIO2001和自检测控制器相连。
多通道转换开关型号为ADG426，电压采集芯片为AD7680；
电流检测芯片型号为AD8212，取样电阻R3阻值为50毫欧功率为1W；
其中测试端口和外界的边界扫描控制器相连；外界的边界扫描控制器通过测试端口向开关桥芯片PEX8624、转换桥接器XIO2001和自检测控制器发送向量信号，同时通过测试端口向外界的边界扫描控制器发送信号；
此背板使用一个FPGA芯片作为自检测控制器，上述监控信息通过系统管理总线SMBus全部上传至上位机；
本实用新型的有益效果：
该背板在满足PXIe标准的8槽背板功能要求外，提供了具有多种自测试功能，可对PXIe背板和PXIe机箱以及PXIe外设模块进行检测，为用户提供多种测试信息方便用户了解整机工作状态。
附图说明
图1机箱电源电压监控电路
图2第8槽电流检测电路
图3边界扫描测试电路框图
具体实施方式
机箱进行可测性设计，主要目的是便于机箱在生产和使用过程中出现故障的时候，能够快速定位故障点，可以加快生产流程提高产品可靠性。
下面结合附图进行具体说明：
该背板包括电压监控电路、电流检测电路、边界扫描测试电路、自检测控制器；电压监控电路、电流检测电路、边界扫描测试电路均与自检测控制器相连；其中，自检测控制器采用FPGA实现。
如图1，其中电压监控电路包括5路输入通道、多通道转换开关、电压跟随器、采样芯片；其中5路通道分别监控电源+12V，-12V，+3.3V，+5V，辅助电源+5Vaux；每路通道设有两个电阻R1和R2，两个电阻R1和R2串联，电阻R1与监控的电源相连，电阻R2接地，电阻R1和电阻R2的连接处接入多通道转换开关的其中一路输入；多通道转换开关输出端与电压跟随器的输入端相连；电压跟随器的输出端与采样芯片的输入端相连，采样芯片的输出端与自检测控制器相连；多通道转换开关的通道选择端与自检测控制器相连，由自检测控制器进行控制通道的选择；多通道转换开关至少为6路输入。
多通道转换开关型号为ADG426，有16路通道S1至S16,为读取管脚，A0至A3为地址管脚，EN为使能管脚，
为片选管脚；采样芯片为AD7680，此芯片为SOT23封装低功耗单通道16位串行输出AD芯片，采用高精度AD采集芯片，能够提高电源监控精度；电源实时监控的5路电源+12V，-12V，+3.3V，+5V，辅助电源+5Vaux都取自背板的对应端口。每一路信号经过模拟开关ADG426分时送入ADC采样(中间电压跟随起稳定和改善信号质量的作用)之后由FPGA控制逻辑进行处理、监控以及存储。最后通过系统管理总线SMBus与上位机交换数据。
电源电压实时监控是通过背板电路设计，实现对背板各路电源及主要芯片的供电电源电压和电流参数进行实时监控，在超过允许的压降范围或电流范围后，可自动报警。
如图2，电流检测电路包括取样电阻R3和负载R4、接地电阻R5、电流检测芯片；取样电阻R3和负载R4串联后取样电阻R3的一端接第8槽的供电电源，负载R4一端接地；电流检测芯片的输入端接入取样电阻R3的两端，电流检测芯片的输出端与电压监控电路的多通道转换开关其中一路未使用的输入通道输入端相连；接地电阻R5一端与电流检测芯片的输出端相连，一端接地；
电流检测芯片型号为AD8212，取样电阻R3阻值为50毫欧功率为1W；
电流监控的原理是对第8槽的供电电源+12V串入一个很小的电阻(50毫欧)，第8槽中的模块使用+12V电源就会产生电流，在50毫欧电阻上就会产生一个压降。此压降经过电流检测芯片AD8212进行检测放大之后经过图4中的模拟开关ADG426送入ADC芯片AD7680进行采样。
如图3，边界扫描测试电路包括测试端口、开关桥芯片PEX8624、转换桥接器XIO2001；测试端口、开关桥芯片PEX8624、转换桥接器XIO2001和自检测控制器依次相连且均连入互联线，测试端口与互联线相连，边界扫描测试电路的供电电源VCC分别通过一个二极管与开关桥芯片PEX8624、转换桥接器XIO2001和自检测控制器相连；互联线发送时钟信号TCK和控制信号TMS；
其中测试端口和外界的边界扫描控制器相连；外界的边界扫描控制器通过测试端口向开关桥芯片PEX8624、转换桥接器XIO2001和自检测控制器发送向量信号，同时将扫描后的信号通过测试端口向外界的边界扫描控制器发送；如测试端口发送的向量信号为0111，接收的信号为0110，根据电路设置判断故障原因。开关桥芯片PEX8624、转换桥接器XIO2001与背板上各个芯片的连接为标准连接。
边界扫描测试电路是通过在背板上进行符合边界扫描测试标准IEEE1149.1和IEEE1149.6标准的可测性设计，使得背板能够支持边界扫描测试，可对背板上各个芯片的互联情况以及高速差分信号的链接情况进行测试，可降低生产成本缩短生产时间，并提高产品可靠性。还可通过边界扫描进行IO管脚的配置及调试工作，在研制过程中能够对背板电路的焊接情况进行逐点排查，可作为调试过程中的一个重要的调试方法。
此背板使用一个FPGA芯片作为自检测控制器，上述监控信息通过系统管理总线SMBus全部上传至上位机；通过使用SMBus总线，而不是使用单独的控制线，这样可以节省设备的管脚数。
系统控制器可通过SMBus对机箱进行识别和控制。识别的内容包括产品名称、产品厂家、插槽种类、插槽数量等机箱信息，还可通过SMBus实时读取机箱监控信息，包括风扇转速、机箱温度、机箱电源等。控制的内容包括温度报警的使能控制及上下限值、风扇转速报警的使能控制和上下限值、机箱电源的报警控制及上下限值。
Claims (2)
1.一种基于嵌入式测试的PXIe背板，其特征在于，该背板上用于测试的部分包括电压监控电路、电流检测电路、边界扫描测试电路和自检测控制器；电压监控电路、电流检测电路、边界扫描测试电路均与采用FPGA的自检测控制器相连；自检测控制器得到的信息通过系统管理总线SMBus上传至外部；
其中电压监控电路包括5路输入通道、多通道转换开关、电压跟随器和电压采集芯片；每路通道设有两个电阻R1和R2，两个电阻R1和电阻R2串联，电阻R1与所在输入通道对应的被监控电源相连，电阻R2接地；电阻R1和电阻R2的连接处接入多通道转换开关的其中一路输入；所述被监控电源包括PXIe背板上的+12V电源、-12V电源、+3.3V电源、+5V电源、辅助电源+5Vaux；
多通道转换开关输出端与电压跟随器的输入端相连；电压跟随器的输出端与电压采集芯片的输入端相连，电压采集芯片的输出端与自检测控制器相连；多通道转换开关的通道选择端与自检测控制器相连；多通道转换开关至少包括6路输入；
电流检测电路包括取样电阻R3和负载R4、接地电阻R5和电流检测芯片；取样电阻R3和负载R4串联后取样电阻R3的另一端接PXIe背板上的第8槽电源，负载R4的另一端接地；电流检测芯片的输入端接入取样电阻R3的两端，电流检测芯片的输出端与所述多通道转换开关其中一路未使用的输入通道的输入端相连；接地电阻R5一端与电流检测芯片的输出端相连，另一端接地；
边界扫描测试电路包括测试端口、开关桥芯片PEX8624和转换桥接器XIO2001；测试端口、开关桥芯片PEX8624、转换桥接器XIO2001和自检测控制器依次相连且均连入互联线，边界扫描测试电路的供电电源VCC分别通过一个二极管与开关桥芯片PEX8624、转换桥接器XIO2001和自检测控制器相连。
2.如权利要求1所述的一种基于嵌入式测试的PXIe背板，其特征在于，所述取样电阻R3的阻值为50毫欧。
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