基于综合化信息系统的通用BMC系统的制作方法

本发明涉及电子电路领域，具体地，涉及基于综合化信息系统的通用bmc系统。

背景技术：

随着系统集成度的提高，稳定性与可靠性是考量一个系统是否健壮的重要指标，及时监测并快速上报给用户系统内单元模块是否在位，是否运行良好，模块电流、电压、温度是否过载等信息显得十分重要。bmc(baseboardmanagementcontroller，基板管理控制器)由于其出色的板卡监控能力被广泛应用于各个系统平台，它为用户提供一系列的监视信息和控制功能，操作的对象是系统硬件，通过监视系统的温度、电流、电压、风扇、电源等，采集信息并反馈系统使其做出相应的调节工作，以保证系统处于健康运行状态。同时，它还负责记录各种硬件的信息和日志，用于提示用户和后续问题的定位。

通常应用中，bmc与其外设资源固定不变的条件下，利用标准ipmi规范(i2c的串行总线)为用户提供板卡心跳、电流、电压、温度等参数，实现板卡状态监控，这种系统模式固定，功能丰富，但是硬件资源浪费，执行效率低。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于综合化信息系统的通用bmc系统。

根据本发明提供的一种基于综合化信息系统的通用bmc系统，包括板卡模块，多个板卡模块中包括主板卡以及至少一个从板卡，板卡模块间通过rs485连接，所述主板卡和所述从板卡均包括如下内部模块：

底板模块：提供底板模块之外的其余内部模块间的电气互联接口，和对外输出功能接口；

第一电源模块：为第一电源模块之外的其余内部模块供电；

接口模块：对外提供can/flexray总线，连接显控终端，上报接口模块之外的其余内部模块状态；

交换模块：为交换模块之外的其余内部模块提供带宽、实时互连总线，对外提供以太网进行设备间通信；

存储模块：基于本地高速串行总线，提供数据存储；

第一计算处理模块：进行数据计算，具有任务网络、控制总线接口，既用于状态监测、任务统一管理调度，进行数据管理、程序文件的处理，也用于数据计算、数据融合任务处理。

较佳的，还包括：

第二电源模块：作为第一电源模块的冗余备份；

第二计算处理模块：作为第一计算处理模块的冗余备份。

较佳的，所述主板卡和所述从板卡均包括bmc，传感器信息通过板卡模块的板内i2c读取到bmc，再由板卡模块间i2c上报主板卡的第一计算模块，rs485实现板卡模块内和板卡模块间的消息通信。

较佳的，所述bmc包括挂接在apb总线上的：

arm处理器、nvic中断单元、apb转接单元、pll单元、系统自带i2cip驱动单元、自定义i2cip驱动单元、timer单元、ace单元、gpio单元和dma单元。

较佳的，所述底板模块、所述第一电源模块、所述第二电源模块、所述接口模块和所述交换模块的基板管理控制器均还包括spi单元。

较佳的，所述底板模块为每个底板模块之外的其余内部模块提供相应的id，组合成供外部i2c和rs485使用的地址。

较佳的，所述外部i2c有两路，分别记为ipmb1、ipmb2，ipmb1周期性的传输从板卡的传感器信息，ipmb2用于主板卡发送远程开关机指令。

较佳的，所述接口模块作为独立的3u板卡存在，主要由以下部分组成：fpga、flexray通信控制芯片、can通信控制芯片和隔离收发子模块、状态监控子模块。

较佳的，所述存储模块主要由fpga和盘阵列组成，完成sata盘管理，高速串行总线到sata数据的dma读写控制。

较佳的，所述交换模块为标准3uvpx模块，cpu作为嵌入式处理器，交换模块处理板卡间及对外的交换业务。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1)基于bmc采用arm处理器固核的特点，充分利用fpga的可重配置特性，完成综合接口卡各种类型接口的重构，是外设资源可配置、可裁剪，提高系统灵活性和资源利用率，减少模块种类，简化计算机外部接口，缩短开发周期。

2)系统从计算处理模块，到电源，到通信总线均采用如冗余备份，可提高系统的可靠性，稳定性和健壮性。

3)采用上述系统可实现对类似庞大系统的全方位监控，其参与模块可访问系统在位的任意模块信息，加强了系统模块之间的信息互通能力，确保传送消息的实时性，提高系统相应突发状况的敏捷度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明bmc的结构示意图；

图3为本发明电源模块的原理图；

图4为本发明接口模块的原理图；

图5为本发明存储模块的原理图；

图6为本发明交换模块的原理图；

图7为本发明软件系统架构图；

图8为本发明的板卡状态监控交互示意图；

图9为本发明系统状态监控交互示意图；

图10为本发明bmc监控流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供的一种基于综合化信息系统的通用bmc系统，包括板卡模块，多个板卡模块中包括主板卡以及至少一个从板卡，板卡模块间通过rs485连接，所述主板卡和所述从板卡均包括如下内部模块：

底板模块：提供底板模块之外的其余内部模块间的电气互联接口，和对外输出功能接口；底板模块为每个底板模块之外的其余内部模块提供相应的id，组合成供外部i2c和rs485使用的地址。

第一电源模块：为第一电源模块之外的其余内部模块的供电；

第二电源模块：作为第一电源模块的冗余备份；

接口模块：对外提供can/flexray总线，连接显控终端，上报接口模块之外的其余内部模块状态；

交换模块：为交换模块之外的其余内部模块提供带宽、实时互连总线，对外提供以太网进行设备间通信；

存储模块：基于本地高速串行总线，提供大容量数据存储；

第一计算处理模块：进行数据计算，具有任务网络、控制总线接口，既用于系统状态监测、任务统一管理调度，进行数据管理、程序文件的处理，也用于数据计算、数据融合任务处理；

第二计算处理模块：作为第一计算处理模块的冗余备份。

各个模块通过底板模块实现接口互连，传感器信息通过板卡模块的板内i2c读取到bmc，再由板卡模块的间i2c上报主计算模块(第一计算模块)，rs485实现卡模块内和板卡模块间的消息通信。用户可在第一计算模块发送i2c或rs485命令查询其他模块的信息。

其中，主板卡和从板卡均包括bmc，传感器信息通过板内i2c读取到bmc，再由板间i2c上报主板卡的第一计算模块，rs485实现板间和不同单元间的消息通信。如图2所示，bmc包括挂接在apb总线上的：arm处理器、nvic中断单元、apb转接单元、pll单元、系统自带i2cip驱动单元、自定义i2cip驱动单元、timer单元、ace单元、gpio单元和dma单元。底板模块、第一电源模块、第二电源模块、接口模块和交换模块的基板管理控制器均还包括spi单元。

在本实施例的器件选择上，立足国内处理器研制现状，选择高性能低功耗的龙芯3a2000处理器，与ft-1500a-4处理器互为备份方案，主要进行大数据量计算，具有任务网络、控制总线等接口，bmc使用a2f500m3g，既可用于系统状态监测、任务统一管理调度，进行数据管理、程序文件的处理，也可用于各功能计算、数据融合等任务处理。

系统实现过程：各板卡bmc的内部组件统一挂接在apb总线，其中温度，电流，电压的传感器信息定时由i2c上报给bmc，对于交换模块，不仅上报温度、电流、电压，还需要将来自模块内部cpu的以太网与rapidio端口信息解析后通过i2c上报bmc，cpu与bmc通过内部串口进行数据收发。底板通过特定芯片为每个槽位生成特定id，用以组合成供外部i2c和rs485使用的地址。各个模块获取到内部信息之后，由外部i2c总线汇总到主计算模块(第一计算模块)。外部i2c有两路，ipmb1周期性的传输从模块的传感器信息，ipmb2用于主模块发送远程开关机指令。每一个bmc端会有freertos迷你实时操作系统，用于提供任务管理，时间管理，信号量，消息队列，内存管理等功能，同时还有cli(commandlineinterface)，提供人机交互界面。用户通过添加相应的命令，使系统调用外部i2c或者rs485的发送与接收端口实现主模块与从模块之间的信息交互，包括模块是否在位，传感器信息获取，远程开关机等。

如图3所示，电源模块为整机各单元模块提供所需电源，输入部分设计有瞬态电压抑制、输入防反接保护、抗电压骤降、抗电压浪涌等功能模块，保证电源模块可以在恶劣环境下可靠工作。电源模块输出部分设计有过压、欠压保护、冗余备份、故障监控故障检测等功能模块，使电源板能够输出高品质稳定电压。

如图4所示，接口模块作为独立的3u板卡存在，主要由以下部分组成：fpga、flexray通信控制芯片、can通信控制芯片和隔离收发子模块、状态监控子模块等部分构成。

如图5所示，存储模块主要由fpga和盘阵列组成，主要完成sata盘管理，高速串行总线到sata数据的dma读写控制。

如图6所示，交换模块为标准3uvpx模块，cpu作为嵌入式处理器，交换模块处理各板卡及对外的交换业务。基于国产化需求，cpu选择龙芯ls1a，交换芯片选择中电32所的jem5396，交换业务具备10m/100m/1000m自适应交换能力。

如图7所示，软件采用分层体系架构，系统自下至上分成硬件平台层、固件及bsp层、国产操作系统、运行支撑层和应用软件层，各层之间保持相对独立，支持各层软件和硬件的独立升级，系统配置与运行管理保障。

其中基于bmc(a2f500m3g)的设备状态监控包括板卡状态收集和系统状态收集。板卡状态监控主要完成系统内各设备板卡的运行状态，监控的数据包括板卡温度、电压、电流等硬件信息；系统状态监控能够获得系统内操作系统的运行状态，监控的数据包括当前系统中所有任务的状态、堆栈使用情况、内存使用情况、cpu使用率、通信接口状态(车电总线接口、以太网接口及rapidio接口连接状态)等信息。

板卡状态监控通过系统内i2c总线进行通信。由各板卡内监控单元通过传感器或内部监控协议采集硬件模块的状态信息，并通过ipmb协议提交给bmc软件。板卡状态监控交互流程如图8所示。

系统状态监控通过以太网交换完成。由各板卡内系统状态监控模块监控操作系统内各类软件的基本状态信息，并通过udp协议发送给bmc管理服务软件。系统状态监控交互流程如图9所示，综合信息系统的bmc监控流程如图10所示。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。