基于VPX标准的主控板及控制方法与流程

本发明涉及通信计算和信号处理技术领域，特别涉及一种基于vpx标准的主控板及控制方法。

背景技术：

随着通信技术的不断发展，快速增加的数据量提升了对传输带宽的要求，同时也带来了高速串行总线技术的急速进步，例如，vpx串行总线标准，因其灵活性好，可靠度高，特别适用于高端领域。

现有技术中的基于vpx标准的主控板通常都属于定制化板卡，其管控协议多为自定义方式，不支持标准的ipmi协议，这使得不同品牌之间的主控板兼容性很差，在互联和组网时存在较大障碍；另外，现有的主控板的接口种类及数量不灵活，扩展性受到限制。

因此，需要一种能够支持开放式管控协议并且可扩展性强的主控板及控制方法。

技术实现要素：

本发明提供一种基于vpx标准的主控板，所述主控板可与符合vpx标准的背板互联，并利用所述背板实现与交换板的高速数据分组交换和以太网交换；所述主控板包括主控模块，用于管控所述主控板；处理器，用于数据业务的传输和协议处理；以及交换模块，包括用于实现高速数据分组交换的高速数据交换模块和用于实现以太网交换的以太网交换模块；其中，所述交换模块与所述处理器相连，并由所述处理器管控。

优选的，所述主控板还包括与所述主控模块相连并由所述主控模块管控的电源模块，所述电源模块包括用于为所述主控模块供电的管控电源单元，以及为所述主控板的其它器件供电的负载电源单元。

优选的，所述主控模块还用于控制所述负载电源单元的启动与关闭。

优选的，所述主控模块利用所述背板实现与所述交换板的信息交互。

优选的，所述主控模块还用于对所述主控板的工作状态进行监测，并将监测到的信息上传至所述交换板。

优选的，所述主控模块还用于从所述处理器或所述交换板接收复位指令，并对所述主控板或所述主控板上的各器件进行复位操作。

优选的，所述主控板还包括与所述处理器相连的存储模块，所述存储模块包括用于存储相关程序及数据信息的闪存以及用于程序运行的内存。

优选的，所述高速数据交换模块是基于rapidio标准的srio交换模块。

优选的，所述高速数据交换模块是基于pciexpress标准的pcie交换模块。

根据本发明的另一个方面，还提供一种冗余备份系统，包括如上所述的主控板，以及与所述主控板经所述背板互联的用于正常工作的第一交换板和用于备份的第二交换板。

优选的，所述主控板的主控模块和交换模块分别具有主通信通道和从通信通道，所述主通信通道用于与所述第一交换板进行通信，所述从通信通道用于与所述第二交换板进行通信。

优选的，所述第一交换板和所述第二交换板之间通过用于状态监测的通信通道和用于数据备份的通信通道进行交互。

根据本发明的另一个方面，还提供一种如上所述主控板的热插拔方法，具体包括以下步骤：

在将所述主控板插入机箱后，所述管控电源单元为所述主控模块供电，所述主控模块实现与所述交换板的交互，在所述主控模块接收到启动其它器件的指令后，启动所述负载电源单元，所述负载电源单元为其它器件供电；

所述主控模块接收欲将所述主控板从机箱拔出的指令，将下电信息发送至所述交换板，同时控制所述主控板的其它器件进行关闭准备，准备完成后，所述主控模块控制所述负载电源单元关闭。

根据本发明的另一个方面，还提供一种如上所述冗余备份系统的冗余备份方法，具体包括以下步骤：

正常运行时，与所述主控板通信的所述第一交换板处于激活状态，所述第二交换板处于备份状态；

若所述第二交换板检测到所述第一交换板失效或停止，将激活与所述主控板的通信通道并完成通信切换。

相对于现有技术，本发明取得了如下有益技术效果：本发明提供的基于vpx标准的主控板及控制方法，具有集成了高速总线协议(例如rapidio)和以太网协议的两种交换模块；采用了基于ipmiv2.0协议，并且符合vita46.11系统管控标准的ipmc模块作为主控模块，用于监测主控板的工作状态并可实现热插拔；本发明提供的主控板可实现双星型架构下的冗余备份，并且存储容量大，具有良好的通用性，可适用于多种应用场景。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的主控板的架构示意图。

图2是本发明较佳实施例的主控板扩展架构示意图图。

图3是本发明较佳实施例的冗余备份系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图，对根据本发明的实施例中提供的基于vpx标准的主控板及控制方法进一步详细说明。

vpx总线是vita(vmeinternationaltradeassociation,vme国际贸易协会)组织于2007年在其vme总线基础上提出的新一代高速串行总线标准。基于vpx标准的信号处理平台一般由处理板、主控板、交换板及存储板构成，各类板卡相互配合实现平台的业务处理功能。其中，主控板主要用于对vpx平台的数据进行收发、传输和协议处理。

随着信号处理与数据计算的发展，现有的基于定制化需求的vpx主控板将不足以满足行业需求。发明人经研究，提出了一种支持高速串行总线传输、大容量数据存储和协议处理、接口扩展等功能的基于vpx标准的主控板架构。

图1是根据本发明的一个实施例的基于vpx标准的rapidio和以太网主控板架构框图，如图1所示，该主控板包括：处理器1、主控模块2、srio交换模块3、以太网交换模块4、存储模块5和电源模块6。其中，处理器1用于进行数据业务的传输及协议处理；主控模块2用于主控板的管控；srio交换模块3用于系统高速业务数据的传送，以太网模块4用于系统控制数据的传送；存储模块5用于存储相关程序及数据信息；电源模块6用于为各模块提供电能。

处理器1可采用多种处理器件，例如，arm系列处理器、powerpc系列处理器、intel系列处理器等其它类型的处理器。该处理器1能够支持多种总线接口，例如，srio、rgmii/sgmii、xaui、usb、uart、sata或pcie，其中，srio和rgmii/sgmii总线接口可以分别通过srio交换模块和以太网交换模块进行扩展；另外，该处理器1还具有调试接口，能够支持多种软件调试方式，例如，jtag在线调试方式，uart调试方式、太网口调试及远程系统升级方式。

主控模块2集成了ipmc(intelligentplatformmanagementcontroller)，可兼容ipmiv2.0协议，符合vita46.11系统智能管控规范。该主控模块2通过总线与处理器1相连，并通过总线经vpx标准连接器(图1中未示出)实现与vpx背板的互连，进而通过背板与基于vpx标准的高速交换板相连，实现ipmi协议的交互。该主控模块2可从交换板或处理器1接收控制指令，从而控制主控板的上下电和复位，还可监测主控板的工作状态并将状态信息上报到交换板；另外，主控模块2还提供了调试接口以便执行程序固化。

srio交换模块3可以采用rapidio交换芯片，在主控板中与处理器1相连，由该处理器1对其进行配置管理。例如，在双星型架构中，srio交换模块可采用支持不少于16个通道的交换芯片，以便将处理器1的1路sriox4扩展为2路sriox4，从而满足冗余备份的需求。

以太网交换模块4可以采用以太网交换芯片，在主控板中与处理器1相连，由该处理器1对其进行配置管理。例如，在双星型架构中，以太网交换模块可采用支持不少于2个sgmii/serdes接口，同时可支持gmii/rgmii接口的交换芯片，以便将处理器1的以太网接口扩展为多个sgmii/serdes接口，从而满足冗余备份的需求。

存储模块5可以包括与处理器1相连的内存和闪存，其中，内存的数据位宽可以是16/32/64位，其类型可包括ddr2、ddr3/ddr3l或ddr4；闪存用于存储系统程序和数据，可采用nvm等非易失性存储器，例如，norflash、nandflash或spiflash等。

电源模块6与主控模块2连接，由主控模块2对其进行管理和控制，从而为主控板上各模块提供所需电源。该电源模块6可集成连接直流稳压电源或电源适配器dc-dc电源座，以便调试。

在本发明的一个实施例中，上述电源模块6包括用于为主控模块2供电的管控电源单元和为主控板上其它模块供电的负载电源单元。在将主控板插入机箱时，管理电源单元首先为主控板的主控模块2供电，使主控模块2实现与机箱中的交换板的交互，在主控模块2收到启动其它模块的指令后，将会按上电时序控制负载电源单元启动并对其它模块进行供电；类似地，欲将主控板从机箱拔出，可利用主控模块2收到的关闭指令，使其它模块执行下电准备并同时向机箱中的交换板发送交互信息，待准备完成，主控模块2关闭负载电源单元后可将主控板随时拔出，从而实现主控板的单板热插拔；其中，主控模块2收到的启动指令可以是从上位机集中监控系统发送的指令，也可以是通过人工启动交换板上所设置的相应开关指令。

在本发明的一个实施例中，上述srio交换模块还可以替换为基于其它高速总线协议的高速交换模块，例如，与rapidio高速串行标准使用相似串行解串器(serdes)技术的pciexpress。基于pciexpress的pcie交换模块与基于rapidio的srio交换模块相同，均采用了分组交换原理，该原理是指在通信过程中通信双方以分组为单位，使用存储-转发机制实现数据交互，从而完成包交换(packetswitching)。这种分组交换的数据转发方式所提供的吞吐量和时延性能均优于并行总线方式。

根据本发明的一个实施例，图2是本发明提供的主控板扩展架构框图，如图2所示，主控板可利用vpx背板连接至多种rtm进行接口扩展，例如，处理器1或以太网交换模块4的sgmii、serdes、xaui、usb、uart总线接口可分别扩展为10/100/1000bast-t网口、sfp+光口、10gb以太网口、usb接口和uart串口；另外，处理器1或以太网交换模块4的sata或pcie总线接口可通过rtm连接硬盘，以便扩展系统的存储容量，主控板的接口扩展方式可根据实际应用需要灵活配置。

根据本发明的一个实施例，还提供一种基于vpx标准的主控板的控制方法，下面以能够实现rapidio交换和以太网的高速交换板为例进行说明，该方法具体包括以下步骤：

s10、主控板的系统初始化

为了使上述主控板进入工作状态，首先需加载主控模块2的相应程序，例如，适用于ipmc软件协议的镜像文件或可烧写文件；主控模块2完成上述初始化后，可以进行处理器1的初始化配置，并由处理器1对交换模块进行配置，例如通信接口或速率等。

s20、主控板进入工作状态

在主控板成功初始化后，主控模块2与交换板实现交互，处理器1用于管控主控板上的srio交换模块进行系统高速业务数据传送，并管控以太网交换模块进行系统控制业务数据传送。

同时，主控模块2可以监测主控板的工作状态，并将监测到的信息与交换板进行交互，例如，若主控模块2接收到传感器监测的温度、电压等超出预设的阈值，可将告警信号发送至交换板，交换板可以进行提高散热风扇的转速，降低电压等相应的调控；另外，主控模块2可以从外部或处理器1接收复位控制指令，对主控板各模块执行复位，或者在监测到某个模块的温度/电压发生严重告警时，对该模块自动执行复位。

s30、用户对主控板的维护

主控板进入工作状态之后，用户可通过调试接口和以太网口对主控板实现本地或远程的维护，例如，对处理器1进行软件调试或系统远程升级。

根据本发明的另一个方面，还提供一种基于vpx标准的双交换系统，以能够实现rapidio交换和以太网的高速交换板为例，该系统可包括一个或多个如上所述的主控板以及符合vpx标准的机箱、电源、背板和多个交换板等，其中，交换板与背板的连接可实现多种拓扑结构，例如星型或双星型等。

根据本发明的另一个方面，还提供一种冗余备份系统，下面以能够实现rapidio交换和以太网的主控板为例进行说明，图3是本发明较佳实施例提供的冗余备份系统的结构示意图，如图3所示，该系统包括至少一个如上所述的主控板30，以及与所述主控板30连接的至少两个基于vpx标准的交换板，即主交换板10和从交换板20。该主控板30的主控模块2通过主通道31与主交换板10进行通信，通过从通道32与从交换板20进行通信，该主控板30的srio交换模块3和以太网交换模块4通过主通道11和主通道21与主交换板10进行通信，通过从通道12和从通道22与从交换板20进行通信。正常运行中，主交换板10处于激活状态，从交换板20处于备用状态，相应地，主交换板10与主控板30的通信通道11、21、31为激活状态，从交换板20与主控板30的通信通道12、22、32为备用状态，其中，主交换板10与从交换板20可通过两个通信通道分别进行数据备份与状态监测；一旦从交换板20监测到主交换板10失效或停止工作，从交换板20将会自动激活其与主控板30的通信通道12、22、32，从而完成主从交换板与主控板30的通信切换。

尽管在上述实施例中，采用了双星型架构为例对本发明提供的基于vpx标准的主控板及控制方法进行了说明，但本领域普通技术人员应理解，该主控板还可用于其它架构的基于vpx标准的信号处理平台；另外，上述主控板可采用风冷或导冷方式进行散热，其可利用符合vpx标准的背板连接器和金属导销实现与vpx背板的物理连接与固定，其结构均符合vita46.0等规范中的标准。

相对于现有技术，在本发明实施例中所提供的基于vpx标准的主控板及控制方法，利用可实现单板热插拔和冗余备份的主控模块对主控模块进行管控，可适用于高速传输的大容量数据协议处理环境，接口扩展灵活，兼容性好。

虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。