一种提高扣板通信稳定性的装置及方法与流程

本发明属于板卡测试技术领域，具体涉及一种提高扣板通信稳定性的装置及方法。

背景技术：

bmc，baseboardmanagementcontroller的简称，基板管理控制器。

pcba，printedcircuitboardassembly的简称，上件的电路板。

随着新技术的快速发展，如vr(虚拟现实)图像处理、5g通信等等，pcba板上的功能模块、供电模块也会越来越复杂，板卡尺寸越来越大，但与现在小型化的设计概念冲突，越来越多的厂家选择两个pcba以扣卡的形式解决上述问题。

两张板卡之间通信信号通过高密板板连接器互联，如网络信号、pcie、stat、sas信号等等，供电信号也会通过板板连接器传递，板卡固定选择两边金属架实现，组装成一个模组。目前遇到的问题：1、两个板卡组装后出现高密连接器内某些pin没有接触，重新插拔后正常；2、初次组装后功能测试正常，但到达客户现场某些pin无法连通，出现pcie降带宽问题，排查后为一边螺丝未拧紧，上层板卡一个脚翘起；3、板板之间的供电pin未完全接触，接触面积变小，电流增长，增高烧板的风险。

扣卡形式的产品，比如智能网卡、卸载卡、加密卡等，板板之间的高密连接器在生产中均是对板板连接器之间的信号进行功能测试，比如pcie信号，会检测带宽和速率，测试通过则认为组装正常，未对实际组装效果进行实际的检测。板卡第一次组装后，正常情况如图3所示，但会出现功能测试正常，因连接器、结构公差或者组装工艺不全，导致的以下3种情况，长期使用存在严重的质量风险：

1.如图4所示，两个板卡之间的连接没有完全到位，会存在上层板卡与下层板卡不平行，其中的一边翘起；

2.如图5所示，上层板卡与下层板卡平行，但上层板卡未完全与下层板卡对准，存在偏移；

3.如图6所示，上层板卡与下层板卡的连接器未插到底，接触面积小。

针对采用扣卡形式高密连接器的模组，出厂功能检测正常，但在客户现场概率性出现降带宽、降速等问题，根本原因是两个板卡组装时，因连接器结构的公差，匹配时出现细微偏差，但功能测试未覆盖。

此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种提高扣板通信稳定性的装置及方法，是非常有必要的。

技术实现要素：

针对现有技术的上述板卡组装过程因连接结构公差，导致匹配是出现细微偏差，功能测试未覆盖，但在客户现场概率性出现降带宽、降速的缺陷，本发明提供一种提高扣板通信稳定性的装置及方法，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种提高扣板通信稳定性的装置，包括bmc、光发射模块以及光接收模块、第一板卡和第二板卡；

第一板卡上设置有高密连接器母件，第二板卡上设置有高密连接器公件，高密连接器母件与高密连接器公件配合形成扣卡连接；

光发射模块与光接收模块中一个设置于第一板卡，另一个设置于第二板卡，且光发射模块与光接收模块位置相对设置，生成光发射接收组；第一板卡及第二板卡的四个拐角处均设置光发射接收组，光发射接收组的数量至少为四个；

bmc连接有开关模块，开关模块与光发射模块连接；

光接收模块连接有光放大模块，光放大模块与bmc连接；

bmc通过开关模块控制各光发射模块发光，对应光接收模块感应光发射模块的光产生感应电流，光放大模块将感应电流放大并转换为电压，反馈给bmc；

bmc根据各光发射模块通过光放大模块反馈的电压值判断第一板卡与第二板卡之间高密连接器连接是否有故障及故障类型。

进一步地，开关模块包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、开关管q1、瞬态抑制二极管d1以及电感l1；

光发射模块采用激光二极管d2；

bmc的gpio管脚与第一电阻r1连接，第一电阻r1的另一端与第二电阻r2以及开关管q1的基极连接，第二电阻r2的另一端接地；

开关管q1的发射极与第三电阻r3连接，第三电阻r3的另一端接地；

开关管q1的集电极与瞬态抑制二极管d1的正极以及激光二极管d2的负极连接，瞬态抑制二极管d1的负极与激光二极管d2的正极以及电感l1连接，电感l1的另一端连接有5v电源p5v_aux。为降低功耗，bmc对开关模块的控制在bmc首次上电后进行一次检测，然后关闭，在需要测试时，bmc再控制开关模块打开。

进一步地，光放大模块包括运放op1；

光接收模块采用光敏二极管pd1；

运放op1的正电源端连接5v电源p5v_aux，运放op1的负电源端接地；

运放op1的同向输入端接地，运放op1的反向输入端连接有第四电阻r4、第六电阻r6，且运放op1的反向输入端还与光敏二极管pd1的负极连接，光敏二极管pd1的正极接地；

第四电阻r4的另一端及第六电阻r6的另一端连接，并连接有第五电阻r5，第五电阻r5的另一端与运放op1的输出端连接，且连接有第七电阻r7，第七电阻r7的另一端连接有第八电阻r8，且第七电阻r7的另一端与bmc连接，第八电阻r8的另一端接地。第四电阻r4和第六电阻r6匹配不同电阻值实现放大比例的调节，第七电阻r7和第八电阻r8分压保证采样电压符合要求。

进一步地，bmc的adc管脚与第七电阻r7和第八电阻r8连接。bmc自带的adc管脚在测试点少时，满足采样要求。

进一步地，bmc与第七电阻r7和第八电阻r8通过adc芯片连接，且bmc与adc芯片通过i2c管脚连接。在采样点多时，通过增加adc芯片满足采样要求。

进一步地，bmc还连接有故障报警灯，故障报警灯用于指示第一板卡与第二板卡的高密器件连接是否有故障以及对应故障类型。故障报警灯闪烁频率不同可指示不同类型故障。

进一步地，激光二极管d2的数量为四个，分别设置在第二板卡的四个拐角处；

光敏二极管pd1的数量为四个，分别设置在第一板卡的四个拐角处，且光敏二极管pd1与激光二极管d2的位置一一对应，实现光发射接收；

开关模块的数量为四个，分别与一个激光二极管d2连接；

光放大模块的数量为四个，分别与一个光敏二极管pd1连接；

bmc通过四个光放大模块得到四个反馈电压值；

当四个反馈电压值与标准值的差值大于第一阈值，且差值相同时，判定高密连接器母件与高密连接器公件未接触到位；

当四个测试值均比标准值小，且四个测试值中两个测试值与标准值的第一差值，与另外两个测试值与标准值的第二差值相比，第一差值与第二差值的差值大于第二阈值时，判定高密连接器公件所在的第二板卡一侧翘起，或者第二板卡水平面内发生旋转偏移。

第二方面，本发明提供一种提高扣板通信稳定性的方法，包括如下步骤：

s1.第一板卡的高密连接器母件与第二板卡的高密连接器公件标准连接时，设置bmc控制四个开关模块打开，实现四个光发射模块均发光，四个光接收模块分别接收对应光发射模块发出的光，产生电流；

s2.设置bmc获取每个光放大模块对光接收模块电流放大及转换后的电压值，得到四个相等的值，记录为标准值；

s3.对第一板卡的高密连接器母件与第二板卡的高密连接器公件的连接进行测试时，设置bmc控制四个开关模块打开，实现四个光发射模块均发光，四个光接收模块接收对应光发射模块的照射，产生电流；

s4.设置bmc获取每个光放大模块对光接收模块电流放大及转换后的电压值，并记录为四个测试值；

s5.设置bmc将四个测试值与标准值进行比较，根据比较结果判断第一板卡与第二板卡的高密器件连接是否有故障，当有故障时判断故障类型，并输出对应故障类型。

进一步地，步骤s5具体步骤如下：

s51.设置bmc将四个测试值与标准值进行比较；

当四个测试值均比标准值小，且四个测试值与标准值的差值大于第一阈值，且差值相同时，进入步骤s52；

当四个测试值均比标准值小，且四个测试值中两个测试值与标准值的第一差值，与另外两个测试值与标准值的第二差值相比，第一差值与第二差值的差值大于第二阈值时，进入步骤s53；

当四个测试值与标准值的差值小于第三阈值时，进入步骤s55；

s52.判定高密连接器母件与高密连接器公件未接触到位，进入步骤s54；

s53.判定高密连接器公件所在的第二板卡一侧翘起，或者第二板卡水平面内发生旋转偏移，进入步骤s54；

s54.设置bmc记录故障类型到日志，输出故障类型，结束；

s55.判定测试通过，第一板卡的高密连接器公件与第二板卡的高密连接器母件对接符合测试要求。光接收模块根据照射强度的不同，会产生不同的电流值，不论高密连接器公件所在的第二板卡一侧翘起，还是第二板卡水平面内发生旋转偏移，都会导致光接收模块无法精准对中光发射模块，从而光接收模块的电流值变低，且处于未偏移或未翘起一侧的两个测试值降低幅值小，而处于偏移或者翘起一侧的两个测试值降低幅值大；至于高密连接器母件与高密连接器公件未接触到位时，bmc检测到四个测试值与标准值相比，降低幅值相同。

进一步地，步骤s54中输出故障类型具体步骤如下：

设置bmc通过故障报警灯指示故障类型；

当高密连接器母件与高密连接器公件未接触到位，设置bmc控制故障报警灯按照约定的第一频率进行闪烁；

当高密连接器公件所在的第二板卡一侧翘起，或者第二板卡水平面内发生旋转偏移时，设置bmc控制故障报警灯按照约定第二频率进行闪烁。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的提高扣板通信稳定性的装置及方法，弥补了扣卡形式高密连接器的结构完整性测试，增强了板卡互联的检测，在功能性测试通过的情况下，进一步发现板卡偏移、翘起以及高密连接器接触未到位的隐藏问题，避免了在客户现场概率性出现的降速、降带宽问题；在产品设计阶段，提前发现问题并优化，避免在量产阶段出现，提高产品质量和降低整改成本。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的控制结构示意图；

图3为本发明的现有技术中高密连接器正常连接示意图；

图4为本发明的现有技术中高密连接器故障连接示意图一；

图5为本发明的现有技术中高密连接器故障连接示意图二；

图6为本发明的现有技术中高密连接器故障连接示意图三；

图7为本发明的光发射模块电路原理图；

图8为本发明的光放大模块电路原理图；

图9为本发明实施例的结构示意图；

图10为本发明的方法流程示意图一；

图11为本发明的方法流程示意图二；

图中，1-bmc；2-光发射模块；3-光接收模块；4-第一板卡；5-第二板卡；6-高密连接器母件；7-高密连接器公件；8-开关模块；9-光放大模块；r1-第一电阻；r2-第二电阻；r3-第三电阻；r4-第四电阻；r5-第五电阻；r6-第六电阻；r7-第七电阻；r8-第八电阻；q1-开关管；d1-瞬态抑制二极管；d2-激光二极管；d2-1，第一激光二极管；d2-2，第二激光二极管；d2-3，第三激光二极管；d2-4，第四激光二极管；l1-电感；pd1-光敏二极管；pd1-1，第一光敏二极管；pd1-2，第二光敏二极管；pd1-3，第三光敏二极管；pd1-4，第四光敏二极管；op1-运放；p5v_aux，5v电源。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1及图2所示，本发明提供一种提高扣板通信稳定性的装置，包括bmc1、光发射模块2以及光接收模块3、第一板卡4和第二板卡5；

第一板卡4上设置有高密连接器母件6，第二板卡5上设置有高密连接器公件7，高密连接器母件6与高密连接器公件7配合形成扣卡连接；

光发射模块2与光接收模块3中一个设置于第一板卡4，另一个设置于第二板卡5，且光发射模块2与光接收模块3位置相对设置，生成光发射接收组；第一板卡4及第二板卡5的四个拐角处均设置光发射接收组，光发射接收组的数量至少为四个；

bmc1连接有开关模块8，开关模块8与光发射模块2连接；

光接收模块3连接有光放大模块9，光放大模块9与bmc1连接；

bmc1通过开关模块8控制各光发射模块2发光，对应光接收模块3感应光发射模块2的光产生感应电流，光放大模块9将感应电流放大并转换为电压，反馈给bmc1；

bmc1根据各光发射模块2通过光放大模块9反馈的电压值判断第一板卡4与第二板卡5之间高密连接器连接是否有故障及故障类型。

在某些实施例中，如图7所示，开关模块8包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、开关管q1、瞬态抑制二极管d1以及电感l1；

光发射模块2采用激光二极管d2；

bmc1的gpio管脚与第一电阻r1连接，第一电阻r1的另一端与第二电阻r2以及开关管q1的基极连接，第二电阻r2的另一端接地；

开关管q1的发射极与第三电阻r3连接，第三电阻r3的另一端接地；

开关管q1的集电极与瞬态抑制二极管d1的正极以及激光二极管d2的负极连接，瞬态抑制二极管d1的负极与激光二极管d2的正极以及电感l1连接，电感l1的另一端连接有5v电源p5v_aux。

在某些实施例中，如图8所示，光放大模块9包括运放op1；

光接收模块3采用光敏二极管pd1；

运放op1的正电源端连接5v电源p5v_aux，运放op1的负电源端接地；

运放op1的同向输入端接地，运放op1的反向输入端连接有第四电阻r4、第六电阻r6，且运放op1的反向输入端还与光敏二极管pd1的负极连接，光敏二极管pd1的正极接地；

第四电阻r4的另一端及第六电阻r6的另一端连接，并连接有第五电阻r5，第五电阻r5的另一端与运放op1的输出端连接，且连接有第七电阻r7，第七电阻r7的另一端连接有第八电阻r8，且第七电阻r7的另一端与bmc1连接，第八电阻r8的另一端接地；

bmc1可通过adc管脚与第七电阻r7和第八电阻r8连接，在测量点更多的时候，可将bmc1与第七电阻r7和第八电阻r8通过adc芯片连接，且bmc1与adc芯片通过i2c管脚连接。

在某些实施例中，bmc1还连接有故障报警灯，故障报警灯用于指示第一板卡4与第二板卡5的高密器件连接是否有故障以及对应故障类型。

如图9所示，激光二极管d2的数量为四个，分别为第一激光二极管d2-1、第二激光二极管d2-2、第三激光二极管d2-3以及第四激光二极管d2-4，四个激光二极管分别设置在第二板卡5的四个拐角处；

光敏二极管pd1的数量为四个，分别为第一光敏二极管pd1-1、第二光敏二极管pd1-2、第三光敏二极管pd1-3以及第四光敏二极管pd1-4，四个光敏二极管分别设置在第一板卡4的四个拐角处，且第一光敏二极管pd1-1与第一激光二极管d2-1的位置对应，第二光敏二极管pd1-2与第二激光二极管d2-2的位置对应，第三光敏二极管pd1-3与第三激光二极管d2-3的位置对应，第四光敏二极管pd1-4与第四激光二极管d2-4的位置对应，实现光发射接收；

开关模块8的数量为四个，分别与一个激光二极管d2连接；

光放大模块9的数量为四个，分别与一个光敏二极管pd1连接；

bmc1通过四个光放大模块6得到四个反馈电压值；

当四个反馈电压值与标准值的差值大于第一阈值，且差值相同时，判定高密连接器母件6与高密连接器公件7未接触到位；

当四个测试值均比标准值小，且四个测试值中两个测试值与标准值的第一差值，与另外两个测试值与标准值的第二差值相比，第一差值与第二差值的差值大于第二阈值时，判定高密连接器公件7所在的第二板卡5一侧翘起，或者第二板卡5水平面内发生旋转偏移。

实施例3：

如图10所示，本发明提供一种提高扣板通信稳定性的方法，包括如下步骤：

s1.第一板卡的高密连接器母件与第二板卡的高密连接器公件标准连接时，设置bmc控制四个开关模块打开，实现四个光发射模块均发光，四个光接收模块分别接收对应光发射模块发出的光，产生电流；

s2.设置bmc获取每个光放大模块对光接收模块电流放大及转换后的电压值，得到四个相等的值，记录为标准值；

s3.对第一板卡的高密连接器母件与第二板卡的高密连接器公件的连接进行测试时，设置bmc控制四个开关模块打开，实现四个光发射模块均发光，四个光接收模块接收对应光发射模块的照射，产生电流；

s4.设置bmc获取每个光放大模块对光接收模块电流放大及转换后的电压值，并记录为四个测试值；

s5.设置bmc将四个测试值与标准值进行比较，根据比较结果判断第一板卡与第二板卡的高密器件连接是否有故障，当有故障时判断故障类型，并输出对应故障类型。

实施例4：

如图10和图11所示，本发明提供一种提高扣板通信稳定性的方法，包括如下步骤：

s1.第一板卡的高密连接器母件与第二板卡的高密连接器公件标准连接时，设置bmc控制四个开关模块打开，实现四个光发射模块均发光，四个光接收模块分别接收对应光发射模块发出的光，产生电流；

s2.设置bmc获取每个光放大模块对光接收模块电流放大及转换后的电压值，得到四个相等的值，记录为标准值；

s3.对第一板卡的高密连接器母件与第二板卡的高密连接器公件的连接进行测试时，设置bmc控制四个开关模块打开，实现四个光发射模块均发光，四个光接收模块接收对应光发射模块的照射，产生电流；

s4.设置bmc获取每个光放大模块对光接收模块电流放大及转换后的电压值，并记录为四个测试值；

s5.设置bmc将四个测试值与标准值进行比较，根据比较结果判断第一板卡与第二板卡的高密器件连接是否有故障，当有故障时判断故障类型，并输出对应故障类型；步骤s5具体步骤如下：

s51.设置bmc将四个测试值与标准值进行比较；

当四个测试值均比标准值小，且四个测试值与标准值的差值大于第一阈值，且差值相同时，进入步骤s52；

当四个测试值均比标准值小，且四个测试值中两个测试值与标准值的第一差值，与另外两个测试值与标准值的第二差值相比，第一差值与第二差值的差值大于第二阈值时，进入步骤s53；

当四个测试值与标准值的差值小于第三阈值时，进入步骤s55；

s52.判定高密连接器母件与高密连接器公件未接触到位，进入步骤s54；

s53.判定高密连接器公件所在的第二板卡一侧翘起，或者第二板卡水平面内发生旋转偏移，进入步骤s54；

s54.设置bmc记录故障类型到日志，输出故障类型，结束；

s55.判定测试通过，第一板卡的高密连接器公件与第二板卡的高密连接器母件对接符合测试要求。

在某些实施例汇总，步骤s54中输出故障类型具体步骤如下：

设置bmc通过故障报警灯指示故障类型；

当高密连接器母件与高密连接器公件未接触到位，设置bmc控制故障报警灯按照约定的第一频率进行闪烁；

当高密连接器公件所在的第二板卡一侧翘起，或者第二板卡水平面内发生旋转偏移时，设置bmc控制故障报警灯按照约定第二频率进行闪烁。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。