CN205608715U - 一种基于fpga平台的服务器管理主板 - Google Patents
一种基于fpga平台的服务器管理主板 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于FPGA平台的服务器管理主板，属于服务器领域，本实用新型要解决的技术问题为如何能够在减少管理主板面积的同时，确保管理主板的散热性能。技术方案为：其结构包括KVM切换模块、千兆网络交换模块、远程管理模块和通信模块，KVM切换模块通过GPIO连接远程管理模块，远程管理模块通过千兆网络连接千兆网络交换模块，通信模块分别连接KVM切换模块和远程管理模块；所述KVM切换模块包括KVM主控芯片、RGB信号切换芯片和USB信号切换芯片，KVM主控芯片采用FPGA芯片，FPGA芯片分别连接RGB信号切换芯片和USB信号切换芯片，RGB信号切换芯片引出VGA接口，USB信号切换芯片引出USB接口。
Description
技术领域
本实用新型涉及服务器领域，具体地说是一种基于FPGA平台的服务器管理主板。
背景技术
服务器领域中现有的管理主板，想要实现KVM切换以及一些需要单片机控制时，不仅需要CPLD，还需要另外添加单片机芯片，这样再加上外围电路，管理主板面积将得不到缩小，管理主板的散热性能也必将受到影响。
专利号为CN 105117361 A的专利文献公开了一种基于FPGA的一体化通信接口，包括FPGA芯片、通信切换模块和通信接口总成，FPGA芯片的输入端连接有RJ45接口，RJ45接口的输入端与通信切换模块的输出端相连，通信切换模块的输入端与通信接口总成的输出端相连，FPGA芯片的输出端连接有FPGA接口，FPGA芯片与FPGA接口的连接处设有A/D转换器，FPGA芯片的输出端还连接有存储芯片，存储芯片的输入端连接有用于驱动存储芯片工作的存储芯片驱动电源，通信接口总成由RS232串口通信电路、以太网通信电路、USB接口模块、蓝牙模块和RS485通信电路组成。该技术方案存在结构复杂、主板面积大、主板散热性能差、成本高等缺点。
故如何能够在减少管理主板面积的同时，确保管理主板的散热性能是目前急需解决的技术问题。
发明内容
本实用新型的技术任务是提供一种基于FPGA平台的服务器管理主板，来解决如何能够在减少管理主板面积的同时，确保管理主板的散热性能的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于FPGA平台的服务器管理主板，包括KVM切换模块、千兆网络交换模块、远程管理模块和通信模块，KVM切换模块通过GPIO连接远程管理模块，远程管理模块通过千兆网络连接千兆网络交换模块，通信模块分别连接KVM切换模块和远程管理模块；所述KVM切换模块包括KVM主控芯片、RGB信号切换芯片和USB信号切换芯片，KVM主控芯片采用FPGA芯片，FPGA芯片分别连接RGB信号切换芯片和USB信号切换芯片，RGB信号切换芯片引出VGA接口，USB信号切换芯片引出USB接口，实现 USB鼠标、键盘及VGA视频的切换。
其中，FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
作为优选，所述远程管理模块包括远程管理芯片、两枚PHY芯片一和两枚网络变压器一，远程管理芯片分别连接两枚PHY芯片一，PHY芯片一分别连接一枚网络变压器一，实现千兆网络交换模块与远程管理模块的千兆网络通信以及远程管理模块对外的千兆网络通信。
作为优选，所述千兆网络交换模块包括千兆网络交换芯片、PHY芯片二、PHY芯片三、网络变压器二和网络变压器三，千兆网络交换芯片分别连接PHY芯片二和PHY芯片三，PHY芯片二连接网络变压器二，网络变压器二通过千兆网络连接网络变压器一，PHY芯片三连接网络变压器三，网络变压器三引出千兆网络接口，实现千兆网络交换模块对外千兆网络通信。
更优地，所述通信模块包括CAN通信控制芯片、CAN收发器和RS232转RS485芯片，CAN通信控制芯片采用CAN控制器，FPGA芯片连接并控制CAN控制器，CAN控制器连接CAN收发器，CAN收发器引出CAN接口，实现通信模块的CAN通信；远程管理芯片连接并控制RS232转RS485芯片，RS232转RS485芯片引出RS485接口，实现通信模块对外进行RS485通信。
作为优选，所述FPGA芯片采用XC6SLX45T系列芯片，RGB信号切换芯片采用MAX4312系列芯片，USB信号切换芯片采用MAX4999TJ+系列芯片。
更优地，所述远程管理芯片采用AST2400系列芯片，PHY芯片一型号为RTL8211，网络变压器一型号为H5120NL。
更优地，所述千兆网络交换芯片采用98DX240系列芯片，PHY芯片二和PHY芯片三均采用88S1240系列芯片，网络变压器二和网络变压器三均采用G4P109LF系列芯片。
更优地，所述CAN控制器采用SJA1000T系列芯片，CAN收发器采用PCA82C250T系列芯片；RS232转RS485芯片采用LTC485IS8系列芯片。
本实用新型的一种基于FPGA平台的服务器管理主板和现有技术相比，具有以下有益效果：
1、本实用新型采用XILINX公司的型号为XC6SLX45T系列的FPGA芯片作为KVM主控芯片，代替现有技术中CPLD与单片机两枚芯片，并在FPGA芯片内部搭
建软硬件环境来实现PS/2通道的切换以及与CAN控制器的通信，同时在管理主板上搭载一枚千兆网络交换芯片用于网络数据的处理以及一枚远程管理处理器用于监控服务器各单元的健康状况；
2、本实用新型的管理主板内部通过网络或GPIO进行交互通信，对外可提供USB键盘/鼠标接口、VGA接口、千兆网络接口、RS485接口、CAN接口等通信接口，配合一台笔记本式电脑即可获取服务器各单元的管理信息并进行解析和处理，从而实现对整个机柜各单元进行实时监测和配置；根据对采集到各单元状态信息进行分析并设置告警机制，对服务器实现整机告警、蜂鸣、指示；
3、本实用新型采用FPGA芯片代替现有技术中CPLD与单片机两枚芯片，不仅节省了成本，而且减少了管理主板的面积，确保了管理主板的散热性能。
由此可见，本实用新型具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
附图1为一种基于FPGA平台的服务器管理主板的结构框图。
图中：1、FPGA芯片，2、RGB信号切换芯片，3、USB信号切换芯片，4、VGA接口，5、USB接口，6、远程管理芯片，7、PHY芯片一，8、网络变压器一，9、千兆网络交换芯片，10、PHY芯片二，11，网络变压器二，12、PHY芯片三，13、网络变压器三，14、千兆网络接口，15、CAN控制器，16、CAN收发器，17、CAN接口，18、RS232转RS485芯片，19、RS485接口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
如附图1所示，本实用新型的一种基于FPGA平台的服务器管理主板，其结构包括KVM切换模块、千兆网络交换模块、远程管理模块和通信模块，KVM切换模块通过GPIO连接远程管理模块，远程管理模块通过千兆网络连接千兆网络交换模块，通信模块分别连接KVM切换模块和远程管理模块。
KVM切换模块包括KVM主控芯片、RGB信号切换芯片2和USB信号切换芯片3，KVM主控芯片采用FPGA芯片1，FPGA芯片1分别连接RGB信号切换芯片2和USB信号切换芯片3，RGB信号切换芯片2引出VGA接口4，USB信号切换芯片3引出USB接口5，USB接口5为USB鼠标和USB键盘接口，实现USB鼠标、键盘及VGA视频的切换。FPGA芯片1采用XILINX公司的XC6SLX45T系列芯片，RGB信号切换芯片2采用MAXIM公司的MAX4312系列芯片，USB信号切换芯片3采用 MAXIM公司的MAX4999TJ+系列芯片。
远程管理模块包括远程管理芯片6、两枚PHY芯片一7和两枚网络变压器一8，远程管理芯片6分别连接两枚PHY芯片一7，PHY芯片一7分别连接一枚网络变压器一8，实现千兆网络交换模块与远程管理模块的千兆网络通信以及远程管理模块对外的千兆网络通信。远程管理芯片6作为主控CPU，远程管理芯片6采用SPD公司的AST2400系列芯片，PHY芯片一7型号为RTL8211，网络变压器一8型号为H5120NL。
千兆网络交换模块包括千兆网络交换芯片9、PHY芯片二10、PHY芯片三12、网络变压器二11和网络变压器三13，千兆网络交换芯片9分别连接PHY芯片二10和PHY芯片三12，PHY芯片二10连接网络变压器二11，网络变压器二11通过千兆网络连接网络变压器一8，PHY芯片三12连接网络变压器三13，网络变压器三13引出千兆网络接口14，实现千兆网络交换模块对外千兆网络通信。千兆网络交换芯片9作为网络主控CPU，千兆网络交换芯片9采用Marv ll公司的98DX240系列芯片，PHY芯片二10和PHY芯片三12均采用Marv ll公司的88S1240系列芯片，网络变压器二11和网络变压器三13均采用Bothhand公司的G4P109LF系列芯片。
通信模块包括CAN通信控制芯片、CAN收发器16和RS232转RS485芯片18，CAN通信控制芯片采用CAN控制器15，FPGA芯片1连接并控制CAN控制器15，CAN控制器15连接CAN收发器16，CAN收发器16引出CAN接口17，实现通信模块的CAN通信；远程管理芯片6连接并控制RS232转RS485芯片18，RS232转RS485芯片18引出RS485接口19，实现通信模块对外进行RS485通信。CAN控制器15采用Philips公司的SJA1000T系列芯片，CAN收发器16采用NXP公司的PCA82C250T系列芯片；RS232转RS485芯片18采用Linar公司的LTC485IS8系列芯片。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的一种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
Claims (8)
1.一种基于FPGA平台的服务器管理主板，包括KVM切换模块、千兆网络交换模块、远程管理模块和通信模块，KVM切换模块通过GPIO连接远程管理模块，远程管理模块通过千兆网络连接千兆网络交换模块，通信模块分别连接KVM切换模块和远程管理模块；其特征在于：所述KVM切换模块包括KVM主控芯片、RGB信号切换芯片和USB信号切换芯片，KVM主控芯片采用FPGA芯片，FPGA芯片分别连接RGB信号切换芯片和USB信号切换芯片，RGB信号切换芯片引出VGA接口，USB信号切换芯片引出USB接口。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA平台的服务器管理主板，其特征在于：所述远程管理模块包括远程管理芯片、两枚PHY芯片一和两枚网络变压器一，远程管理芯片分别连接两枚PHY芯片一，PHY芯片一分别连接一枚网络变压器一。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于FPGA平台的服务器管理主板，其特征在于：所述千兆网络交换模块包括千兆网络交换芯片、PHY芯片二、PHY芯片三、网络变压器二和网络变压器三，千兆网络交换芯片分别连接PHY芯片二和PHY芯片三，PHY芯片二连接网络变压器二，网络变压器二通过千兆网络连接网络变压器一，PHY芯片三连接网络变压器三，网络变压器三引出千兆网络接口。
4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA平台的服务器管理主板，其特征在于：所述通信模块包括CAN通信控制芯片、CAN收发器和RS232转RS485芯片，CAN通信控制芯片采用CAN控制器，FPGA芯片连接并控制CAN控制器，CAN控制器连接CAN收发器，CAN收发器引出CAN接口；远程管理芯片连接并控制RS232转RS485芯片，RS232转RS485芯片引出RS485接口。
5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA平台的服务器管理主板，其特征在于：所述FPGA芯片采用XC6SLX45T系列芯片，RGB信号切换芯片采用MAX4312系列芯片，USB信号切换芯片采用MAX4999TJ+系列芯片。
6.根据权利要求2所述的一种基于FPGA平台的服务器管理主板，其特征在于：所述远程管理芯片采用AST2400系列芯片，PHY芯片一型号为RTL8211，网络变压器一型号为H5120NL。
7.根据权利要求3所述的一种基于FPGA平台的服务器管理主板，其特征在于：所述千兆网络交换芯片采用98DX240系列芯片，PHY芯片二和PHY芯片三 均采用88S1240系列芯片，网络变压器二和网络变压器三均采用G4P109LF系列芯片。
8.根据权利要求4所述的一种基于FPGA平台的服务器管理主板，其特征在于：所述CAN控制器采用SJA1000T系列芯片，CAN收发器采用PCA82C250T系列芯片；RS232转RS485芯片采用LTC485IS8系列芯片。
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| CN108227857A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-29 | 山东超越数控电子股份有限公司 | 一种基于fpga的国产服务器主板管理结构 |
| CN113671869A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-19 | 江苏杰瑞信息科技有限公司 | 一种基于fpga工控协议的智能工控方法 |
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