TW201421260A - I2c匯流排架構及位址管理方法 - Google Patents

Abstract

一種I2C匯流排架構，包括一總控端、一與所述總控端相連的主控裝置、兩個與所述主控裝置相連的從屬裝置以及多個與所述兩個從屬裝置相連的節點，所述I2C匯流排架構還包括一與所述主控裝置相連的位址設置器，所述總控端與所述主控裝置之間、所述主控裝置與所述兩個從屬裝置之間、所述兩個從屬裝置與所述多個節點之間、所述主控裝置與所述兩個位址設置器之間透過I2C匯流排建立連接，所述位址設置器與所述兩個從屬裝置相連，用於設置與其相連的所述兩個從屬裝置的位址。本發明還揭示了一種用於I2C匯流排架構中的位址管理方法。

Description

I 2 C匯流排架構及位址管理方法

本發明涉及一種機架式伺服器領域，尤指一種應用於機架式伺服器中的I²C匯流排架構及用於I²C匯流排架構中的位址管理方法。

在高速互聯網時代，傳統的資料中心以及新興的雲計算和雲存儲都需要大規模的伺服器集群部署，為了在有限空間裡部署更多的伺服器，機架式伺服器成為在這些應用中的慣用伺服器類型。機架式伺服器有多種規格，例如1U（4.445cm高）、2U、4U、6U、8U等，將這些伺服器安裝在一個立式機櫃裡，不僅可以有效利用機房的有限空間，而且便於對這些伺服器進行統一管理和擴展。為了保障這些伺服器能提供高速的運算能力、長時間運行的可靠性和強大的資料吞吐能力，必須對這些伺服器的功耗、發熱、負載等參數進行即時監控，以及建立最迅速的報警機制。I²C（Inter-Integrated Circuit）匯流排憑藉其介面線少、控制方式簡單、器件封裝形式小、通信速率較高等優點被廣泛用於伺服器的監控領域。然而，當伺服器（或稱節點）的數量較多時，利用I²C匯流排來建立節點與總控端的連接，必須增加系統資源配備以適應相應的要求，這不可避免的增加系統在硬體和軟體上的複雜度和不穩定度。

鑒於以上內容，有必要提供一種應用於機架式伺服器中的I²C匯流排架構及用於I²C匯流排架構中的位址管理方法，可以在節點數量較多時仍然保持系統控制的簡單和穩定。

一種I²C匯流排架構，所述I²C匯流排架構包括一總控端、一與所述總控端相連的主控裝置、兩個與所述主控裝置相連的從屬裝置以及多個與所述兩個從屬裝置相連的節點，所述I²C匯流排架構還包括一與所述主控裝置相連的位址設置器，所述總控端與所述主控裝置之間、所述主控裝置與所述兩個從屬裝置之間、所述兩個從屬裝置與所述多個節點之間、所述主控裝置與所述兩個位址設置器之間透過I²C匯流排建立連接，所述位址設置器與所述兩個從屬裝置相連，用於設置與其相連的所述兩個從屬裝置的位址。

優選地，所述位址設置器和所述兩個從屬裝置中的一從屬裝置共用一I²C匯流排建立與所述主控裝置的連接。

優選地，所述位址設置器透過位址線連接至每一從屬裝置的至少一位址針腳。

優選地，所述位址設置器透過位址線重置與其相連的所述兩個從屬裝置的位址針腳的電平。

優選地，所述兩個從屬裝置具有相同的初始位址。

一種I²C匯流排架構，所述I²C匯流排架構包括一總控端、一與所述總控端相連的主控裝置、兩個與所述主控裝置相連的從屬裝置以及多個與所述兩個從屬裝置相連的節點，所述I²C匯流排架構還包括兩個與所述主控裝置相連的位址設置器，所述總控端與所述主控裝置之間、所述主控裝置與所述兩個從屬裝置之間、所述兩個從屬裝置與所述多個節點之間、所述主控裝置與所述兩個位址設置器之間透過I²C匯流排建立連接，所述兩個位址設置器分別與所述兩個從屬裝置相連，每一位址設置器用於設置與其相連的從屬裝置的位址。

優選地，每一位址設置器和與其相連的從屬裝置共用一I²C匯流排建立與所述主控裝置的連接。

優選地，每一位址設置器透過位址線連接至與其相連的從屬裝置的至少一位址針腳。

優選地，每一位址設置器透過位址線重置與其相連的從屬裝置的位址針腳的電平。

優選地，所述兩個位址設置器具有不同的初始位址，所述兩個從屬裝置具有相同的初始位址。

一種用於I²C匯流排架構中的位址管理方法，所述位址管理方法包括：

總控端透過I²C匯流排向主控裝置發送位址設置指令；

所述主控裝置將所述位址設置指令發送給位址設置器；

所述位址設置器設置與其相連的從屬裝置的位址；

所述從屬裝置的位址重置後，向所述主控裝置返回重置後的位址；

所述主控裝置將所述從屬裝置重置後的位址報告給所述總控端；及

所述總控端記錄所述從屬裝置重置後的位址。

優選地，所述位址設置器設置與其相連的所述從屬裝置的位址的步驟包括：所述位址設置器透過位址線重置與其相連的所述從屬裝置的至少一位址針腳的電平。

與習知技術相比，上述I²C匯流排架構及用於I²C匯流排架構中的位址管理方法，藉由在總控端和節點之間設定主控裝置和從屬裝置，可以在節點數量較多時仍然保持系統控制的簡單和穩定，具有很高的實用價值。

請參閱圖1，圖中示意性的示出了根據本發明一種實施方式的應用於機架式伺服器中的I²C匯流排架構，所述I²C匯流排架構包括總控端10、主控裝置20、兩從屬裝置31、32以及多個節點41、42、43、44。本領域的技術人員應當理解，所述從屬裝置和所述節點的數量可以根據實際應用的需求增加或減少，並不限於圖1所示實施方式中的數量。

所述總控端10透過一I²C匯流排Bus_0與所述主控裝置20相連，所述I²C匯流排Bus_0包括串列資料線Bus_0_SDA和串列時鐘線Bus_0_SCL。所述總控端10用於即時監控所述I²C匯流排架構中的所述節點41、42、43、44的工作狀態，包括功耗、發熱、負載等參數，為了實現監控，所述總控端10透過所述I²C匯流排架構向所述節點41、42、43、44發送指令，所述節點41、42、43、44回應接收到的指令將自身工作狀態透過所述I²C匯流排返回給所述總控端10或者執行指令對應的操作。所述總控端10可以內置有人機交互介面，將所述節點41、42、43、44的工作狀態呈現給系統管理員，或者在某個節點出現異常狀況時發出警報。所述總控端10也可以連接到其他的設備，比如透過網路連接到遠端監視器，將所述節點41、42、43、44的工作狀態發送給其他的設備以供系統管理員監視。

所述主控裝置20透過I²C匯流排Bus_1、I²C匯流排Bus_2分別與所述從屬裝置31、32相連。所述主控裝置20用於接收來自所述總控端10的指令，並根據所述指令的類型將所述指令發送給處於下一級的所述從屬裝置31、32。

所述從屬裝置31、32透過I²C匯流排Bus_3、I²C匯流排Bus_4、I²C匯流排Bus_5、I²C匯流排Bus_6分別與所述節點41、42、43、44相連。所述從屬裝置31、32用於接收來自所述主控裝置20的指令，並根據所述指令的類型將所述指令發送給處於下一級的所述節點41、42、43、44。

所述節點41、42、43、44位於所述I²C匯流排架構的最底端，接收到來自所述從屬裝置31、32的指令，並相應這些指令執行相應的操作。在機架式的伺服器應用中，所述節點41、42、43、44即為單個伺服器。

所述主控裝置20和所述從屬裝置31、32均可以工作在兩種模式下，一種是Switch模式（交換模式)，在這種模式下，所述主控裝置20和所述從屬裝置31、32將接收到的指令以單播的方式發送給特定的從屬裝置或節點，另一種是Hub模式（集線模式），在這種模式下，所述主控裝置20和所述從屬裝置31、32將接收到的指令以廣播的方式發送給與其相連的所有從屬裝置或節點。在這兩種工作模式之外，還可以有Multiplexer模式（混合模式），即將前述兩種工作模式混合使用。

所述I²C匯流排架構中的每一設備，包括所述總控端10、所述主控裝置20、所述兩個從屬裝置31、32以及所述多個節點41、42、43、44都具有一個設備位址，這個設備位址通常用8位元二進位數字來表示，例如10010110，對應設備上的8個位址針腳的高低電平來表示這個8位位址。所述I²C匯流排架構要能夠正常工作，即所述總控端10要能夠準確的將指令發送至指定的一個或多個節點，必須確保所述I²C匯流排架構中的每一設備都具有唯一的位址，否則就會出現位址衝突，指令不能準確送達。而在工廠的標準制程中，為了便於批量生產和組裝，具有相同功能、相同構造的設備往往具有相同的初始位址（或稱默認位址），這使得包含了兩個以上這樣設備的系統在初始化過程中必須首先解決位址衝突的問題。

當所述兩個從屬裝置31、32具有相同的初始位址時，例如，在圖2所示的所述兩個從屬裝置31、32的初始位址表裡，這兩個從屬裝置31、32的初始位址都是11000011，P0至P7代表8位元位址的第0位至第7位。當然，本領域的技術人員應當理解，實際應用中並不限於本實施方式中舉例的8位元二進位數字來表示設備位址，也可以是16位、32位、64位或其他位數。

所述兩個從屬裝置31、32具有相同的初始位址會引發位址衝突的問題，針對這個問題，圖1所示的所述I²C匯流排架構還包括一位址設置器50，所述位址設置器50具有唯一的位址。所述位址設置器50透過I²C匯流排Bus_2與所述主控裝置20相連，當然，在其他實施方式中，所述位址設置器50也可以透過I²C匯流排Bus_1與所述主控裝置20相連。因為所述位址設置器50具有唯一的位址，所以其與所述兩個從屬裝置31、32中的任一共用I²C匯流排建立與所述主控裝置20的連接，都不會妨礙所述I²C匯流排架構的定址。所述位址設置器50與所述兩個從屬裝置31、32相連。

請參閱圖3，圖中示意性的示出了所述位址設置器50與所述兩個從屬裝置31、32的連接關係。所述兩個從屬裝置31、32分別使用P0至P7這8個位址針腳來表示其8位位址。在高電平有效的實施方式中，當一個位址針腳的電平為高電平時，其表示的該位位址為1，當其為低電平時，其表示的該位位址為0。

所述位址設置器50具有四個位址設置針腳A1至A4，其中兩個位址設置針腳A1、A2分別透過位址線A_1、A_2連接至所述從屬裝置31的最低位元的兩個位址針腳P1和P0，兩個位址設置針腳A3、A4分別透過位址線A_3、A_4連接至所述從屬裝置32的最低位元的兩個位址針腳P1和P0。根據圖2所示的初始位址表示例，所述從屬裝置31、32的最低位的兩個針腳P1、P0初始電平均為高電平。

當所述I²C匯流排架構初始化時，所述位址設置器50將與其相連的所述兩個從屬裝置31、32的位址設置為不同的位址。例如，如圖4所示，所述位址設置器50透過位址線A_1將所述從屬裝置31的位址針腳P1設置為低電平，透過位址線A_2將所述從屬裝置31的位址針腳P0保持為高電平，這樣，所述從屬裝置31的位址就變更為11000001；所述位址設置器50透過位址線A_3將所述從屬裝置32的位址針腳P1保持為高電平，透過位址線A_4將所述從屬裝置32的位址針腳P0設置為低電平，這樣，所述從屬裝置32的位址就變更為11000010。於是，所述兩個從屬裝置31、32的位址就具有了不同的位址，解決了因其初始位址相同導致的位址衝突問題。

所述位址設置器50透過改變兩個位址針腳的電平，可以產生四個不同的位址，即00、01、10、11，可以解決具有相同初始位址的最多四個設備共存在一個I²C匯流排架構裡的位址衝突問題。同理可推知，所述位址設置器50可以藉由設置改變不同數量的位址針腳的電平，來實現不同數量的設備的位址衝突問題，例如，改變一個位址針腳的電平，可以最多讓兩個設備獲得不同的位址，改變三個位址針腳的電平，可以最多讓八個設備獲得不同的位址，改變四個位址針腳的電平，可以最多讓十六個設備獲得不同的位址。

請參閱圖5，圖中示意性的示出了根據本發明一種實施方式的用於I²C匯流排架構中的位址管理方法的流程圖，所述方法包括以下步驟：

步驟S501，所述總控端10透過I²C匯流排Bus_0向所述主控裝置20發送位址設置指令。

步驟S502，所述主控裝置20透過I²C匯流排Bus_2將所述位址設置指令發送給所述位址設置器50。

步驟S503，所述位址設置器50透過位址線A_1、A_2設置所述從屬裝置31的位址，透過位址線A_3、A_4設置所述從屬裝置32的位址，將所述兩個從屬裝置31、32設置為不同的位址。

步驟S504，所述從屬裝置31的位址重置後，透過I²C匯流排Bus_1向所述主控裝置20返回其重置後的位址，所述從屬裝置32的位址重置後，透過I²C匯流排Bus_2向所述主控裝置20返回其重置後的位址。

步驟S505，所述主控裝置20透過I²C匯流排Bus_0將所述兩個從屬裝置31、32重置後的位址報告給所述總控端10。

步驟S506，所述總控端10記錄所述兩個從屬裝31、32置重置後的位址。

請參閱圖6，圖中示意性的示出了根據本發明另一種實施方式的應用於機架式伺服器中的I²C匯流排架構，在這種實施方式中，所述I²C匯流排架構除了包括總控端10、主控裝置20、兩個從屬裝置31、32及多個節點41、42、43、44，還包括兩個位址設置器51、52。

所述兩個位址設置器51、52均具有唯一的位址。所述位址設置器51透過I²C匯流排Bus_1與所述主控裝置20相連，所述位址設置器52透過I²C匯流排Bus_2與所述主控裝置20相連。

所述位址設置器51透過位址線A_1、A_2連接至所述從屬裝置31的兩個位址針腳，所述位址設置器52透過位址線A_3、A_4連接至所述從屬裝置32的兩個位址針腳。

在這種實施方式中，藉由增加位址設置器的數量以彌補單一位址設置器的位址設置針腳有限的局限性，在從屬裝置的數量較大的應用場景中，也可以有效解決這些從屬裝置的位址衝突問題。

相對於習知技術，上述I²C匯流排架構及用於I²C匯流排架構中的位址管理方法，藉由在總控端和節點之間設定主控裝置和從屬裝置，可以在節點數量較多時仍然保持系統控制的簡單和穩定，具有很高的實用價值。

綜上所述，本發明確已符合發明專利要求，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本發明技藝之人士，爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

10．．．總控端

20．．．主控裝置

31、32．．．從屬裝置

41、42、43、44．．．節點

50、51、52．．．位址設置器

圖1為本發明一種實施方式中的應用於機架式伺服器中的I²C匯流排架構的線路圖。

圖2為本發明一種實施方式中的兩個從屬裝置的初始位址表。

圖3為本發明一種實施方式中的位址設置器與兩個從屬裝置的連接示意圖。

圖4為本發明一種實施方式中的兩個從屬裝置的重置後位址表。

圖5為本發明一種實施方式中的用於I²C匯流排架構中的位址管理方法的流程圖。

圖6為本發明另一種實施方式中的應用於機架式伺服器中的I²C匯流排架構的線路圖。

10．．．總控端

20．．．主控裝置

31、32．．．從屬裝置

41、42、43、44．．．節點

50．．．位址設置器

Claims (12)

1. 一種I²C匯流排架構，所述I²C匯流排架構包括一總控端、一與所述總控端相連的主控裝置、兩個與所述主控裝置相連的從屬裝置以及多個與所述兩個從屬裝置相連的節點，所述I²C匯流排架構還包括一與所述主控裝置相連的位址設置器，所述總控端與所述主控裝置之間、所述主控裝置與所述兩個從屬裝置之間、所述兩個從屬裝置與所述多個節點之間、所述主控裝置與所述兩個位址設置器之間透過I²C匯流排建立連接，所述位址設置器與所述兩個從屬裝置相連，用於設置與其相連的所述兩個從屬裝置的位址。
2. 如申請專利範圍第1項所述之I²C匯流排架構，其中所述位址設置器和所述兩個從屬裝置中的一從屬裝置共用一I²C匯流排建立與所述主控裝置的連接。
3. 如申請專利範圍第1項所述之I²C匯流排架構，其中所述位址設置器透過位址線連接至每一從屬裝置的至少一位址針腳。
4. 如申請專利範圍第3項所述之I²C匯流排架構，其中所述位址設置器透過位址線重置與其相連的所述兩個從屬裝置的位址針腳的電平。
5. 如申請專利範圍第1項所述之I²C匯流排架構，其中所述兩個從屬裝置具有相同的初始位址。
6. 一種I²C匯流排架構，所述I²C匯流排架構包括一總控端、一與所述總控端相連的主控裝置、兩個與所述主控裝置相連的從屬裝置以及多個與所述兩個從屬裝置相連的節點，所述I²C匯流排架構還包括兩個與所述主控裝置相連的位址設置器，所述總控端與所述主控裝置之間、所述主控裝置與所述兩個從屬裝置之間、所述兩個從屬裝置與所述多個節點之間、所述主控裝置與所述兩個位址設置器之間透過I²C匯流排建立連接，所述兩個位址設置器分別與所述兩個從屬裝置相連，每一位址設置器用於設置與其相連的從屬裝置的位址。
7. 如申請專利範圍第6項所述之I²C匯流排架構，其特徵在於：每一位址設置器和與其相連的從屬裝置共用一I²C匯流排建立與所述主控裝置的連接。
8. 如申請專利範圍第6項所述之I²C匯流排架構，其特徵在於：每一位址設置器透過位址線連接至與其相連的從屬裝置的至少一位址針腳。
9. 如申請專利範圍第8項所述之I²C匯流排架構，其特徵在於：每一位址設置器透過位址線重置與其相連的從屬裝置的位址針腳的電平。
10. 如申請專利範圍第6項所述之I²C匯流排架構，其特徵在於：所述兩個位址設置器具有不同的初始位址，所述兩個從屬裝置具有相同的初始位址。
11. 一種用於I²C匯流排架構中的位址管理方法，所述位址管理方法包括：
    總控端透過I²C匯流排向主控裝置發送位址設置指令；
    所述主控裝置將所述位址設置指令發送給位址設置器；
    所述位址設置器設置與其相連的從屬裝置的位址；
    所述從屬裝置的位址重置後，向所述主控裝置返回重置後的位址；
    所述主控裝置將所述從屬裝置重置後的位址報告給所述總控端；及
    所述總控端記錄所述從屬裝置重置後的位址。
12. 如申請專利範圍第11項所述之用於I²C匯流排架構中的位址管理方法，其中所述位址設置器設置與其相連的所述從屬裝置的位址的步驟包括：
    所述位址設置器透過位址線重置與其相連的所述從屬裝置的至少一位址針腳的電平。