一种硬盘背板负载测量方法和装置与流程

1.本发明涉及存储领域，更具体地，特别是指一种硬盘背板负载测量方法和装置。


背景技术：

2.伴随短视频、大数据及云计算应用的发展，产生的数据也越来越多，对服务器的存储需求特越来越大，硬盘的数目也越来越多，电流也越来越大。在硬盘正常工作与上电时，电流传输路径上的损耗将变得很大。目前，为了保证供电的可靠性，在每个用电设备端都进行实际的整机测试，验证其可靠性。
3.现有技术通常根据设计时的产品清单，选择功耗最大的硬盘，进行兼容性测试、压力测试等。同时，对硬盘的单个电源导轨进行拉载测试，若整个测试过程中，未出现相关的情况，则默认设计满足要求，正常出货；或者根据设计时的供电线缆，测量整个线缆的通流情况，进行评估供电能力。但其测试手段复杂，无法确定单个硬盘接口的极限和背板损耗，并且仅兼容单硬盘拉载测试。
4.针对现有技术中测试手段复杂并且仅能拉载单个硬盘的问题，目前尚无有效的解决方案。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种硬盘背板负载测量方法和装置，能够在单硬盘背板上同时拉载和测量多个硬盘，提升测量精确性和效率。
6.基于上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种硬盘背板负载测量方法，包括执行以下步骤：
7.由上位机根据预设条件确定负载电流并将配置负载电流的控制信号通过其通信接口发送到信号扩展卡；
8.由信号扩展卡使用微芯片分路解码控制信号并通过通用串行总线发送到对应的拉载卡；
9.由拉载卡使用微控制单元基于控制信号将连接到拉载卡的硬盘的输入电流配置为负载电流，并采集硬盘的实际工作电流和工作电压以作为采集信号反馈到信号扩展卡；
10.由信号扩展卡使用微芯片合路编码采集信号并反馈到上位机；
11.由上位机从采集信号中提取和处理实际工作电流和工作电压以生成负载测量报告。
12.在一些实施方式中，由拉载卡使用微控制单元基于控制信号将连接到拉载卡的硬盘的输入电流配置为负载电流包括：
13.使用微控制单元将控制信号转化为负载电流的数字信号以发送到拉载模块；
14.由拉载模块将负载电流的数字信号转化为模拟信号用作硬盘的输入电流。
15.在一些实施方式中，每个拉载卡上设置有多个拉载模块，多个拉载模块配置为共同工作以测试同一硬盘、或分别工作以测试多个不同的硬盘。
16.在一些实施方式中，拉载模块包括运算放大器和场效应管并配置为使用负反馈方式调整以拉载负载电流。
17.在一些实施方式中，拉载模块还包括限制场效应管的最大工作电压的比较器和三极管。
18.在一些实施方式中，拉载模块还包括为运算放大器提供下拉电阻的精密电阻。
19.在一些实施方式中，由拉载卡使用微控制单元采集硬盘的实际工作电流和工作电压以作为采集信号反馈到信号扩展卡包括：
20.由电压电流侦测模块通过拉载模块采集硬盘的实际工作电流和工作电压；
21.使用微控制单元将实际工作电流和工作电压转化为作为采集信号的数字信号以发送到信号扩展卡。
22.本发明实施例的第二方面提供了一种硬盘背板负载测量装置，包括：
23.处理器；和
24.存储器，存储有处理器可运行的程序代码，程序代码在被运行时执行以下步骤：
25.由上位机根据预设条件确定负载电流并将配置负载电流的控制信号通过其通信接口发送到信号扩展卡；
26.由信号扩展卡使用微芯片分路解码控制信号并通过通用串行总线发送到对应的拉载卡；
27.由拉载卡使用微控制单元基于控制信号将连接到拉载卡的硬盘的输入电流配置为负载电流，并采集硬盘的实际工作电流和工作电压以作为采集信号反馈到信号扩展卡；
28.由信号扩展卡使用微芯片合路编码采集信号并反馈到上位机；
29.由上位机从采集信号中提取和处理实际工作电流和工作电压以生成负载测量报告。
30.在一些实施方式中，由拉载卡使用微控制单元基于控制信号将连接到拉载卡的硬盘的输入电流配置为负载电流包括：
31.使用微控制单元将控制信号转化为负载电流的数字信号以发送到拉载模块；
32.由拉载模块将负载电流的数字信号转化为模拟信号用作硬盘的输入电流。
33.在一些实施方式中，拉载模块包括运算放大器和场效应管并配置为使用负反馈方式调整以拉载负载电流；还包括限制场效应管的最大工作电压的比较器和三极管、以及为运算放大器提供下拉电阻的精密电阻。
34.本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的硬盘背板负载测量方法和装置，通过由上位机根据预设条件确定负载电流并将配置负载电流的控制信号通过其通信接口发送到信号扩展卡；由信号扩展卡使用微芯片分路解码控制信号并通过通用串行总线发送到对应的拉载卡；由拉载卡使用微控制单元基于控制信号将连接到拉载卡的硬盘的输入电流配置为负载电流，并采集硬盘的实际工作电流和工作电压以作为采集信号反馈到信号扩展卡；由信号扩展卡使用微芯片合路编码采集信号并反馈到上位机；由上位机从采集信号中提取和处理实际工作电流和工作电压以生成负载测量报告的技术方案，能够在单硬盘背板上同时拉载和测量多个硬盘，提升测量精确性和效率。
附图说明
35.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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
36.图1为本发明提供的硬盘背板负载测量方法的流程示意图；
37.图2为本发明提供的硬盘背板负载测量方法的整体结构示意图；
38.图3为本发明提供的硬盘背板负载测量方法的详细结构示意图；
39.图4为本发明提供的硬盘背板负载测量方法的拉载模块结构示意图。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
41.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
42.基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种在单硬盘背板上同时拉载和测量多个硬盘的硬盘背板负载测量方法的一个实施例。图1示出的是本发明提供的硬盘背板负载测量方法的流程示意图。
43.所述的硬盘背板负载测量方法，如图1所示，包括执行以下步骤：
44.步骤s101，由上位机根据预设条件确定负载电流并将配置负载电流的控制信号通过其通信接口发送到信号扩展卡；
45.步骤s103，由信号扩展卡使用微芯片分路解码控制信号并通过通用串行总线发送到对应的拉载卡；
46.步骤s105，由拉载卡使用微控制单元基于控制信号将连接到拉载卡的硬盘的输入电流配置为负载电流，并采集硬盘的实际工作电流和工作电压以作为采集信号反馈到信号扩展卡；
47.步骤s107，由信号扩展卡使用微芯片合路编码采集信号并反馈到上位机；
48.步骤s109，由上位机从采集信号中提取和处理实际工作电流和工作电压以生成负载测量报告。
49.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(rom)或随机存储记忆体(ram)等。所述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
50.在一些实施方式中，由拉载卡使用微控制单元基于控制信号将连接到拉载卡的硬盘的输入电流配置为负载电流包括：
51.使用微控制单元将控制信号转化为负载电流的数字信号以发送到拉载模块；
52.由拉载模块将负载电流的数字信号转化为模拟信号用作硬盘的输入电流。
53.在一些实施方式中，每个拉载卡上设置有多个拉载模块，多个拉载模块配置为共同工作以测试同一硬盘、或分别工作以测试多个不同的硬盘。
54.在一些实施方式中，拉载模块包括运算放大器和场效应管并配置为使用负反馈方式调整以拉载负载电流。
55.在一些实施方式中，拉载模块还包括限制场效应管的最大工作电压的比较器和三极管。
56.在一些实施方式中，拉载模块还包括为运算放大器提供下拉电阻的精密电阻。
57.在一些实施方式中，由拉载卡使用微控制单元采集硬盘的实际工作电流和工作电压以作为采集信号反馈到信号扩展卡包括：
58.由电压电流侦测模块通过拉载模块采集硬盘的实际工作电流和工作电压；
59.使用微控制单元将实际工作电流和工作电压转化为作为采集信号的数字信号以发送到信号扩展卡。
60.下面根据具体实施例进一步阐述本发明的具体实施方式。参见图2，以单块4口的背板为例，上位机、信号扩展卡及拉载卡的交互方式如下：
61.单块拉载卡插在硬盘背板上，拉载卡的接口采用通用sas或sata接口，直接接在硬盘背板上。拉载卡通过信号扩展卡与上位机相连，信号扩展卡将上位机输入的信号进行解码分发给下方的拉卡。测量时通过上位机设定程序对应不同的负载电流，从而实现拉载卡拉载不同电流的功能。拉载卡将拉载的电流信息及此时的电压信息进行采集，上传给上位机。上位机通过编程，实现数据的自动处理与报告生成。
62.其具体结构参见图3。上位机可以编写测试的程序，针对硬盘的拉载条件，省城相应的控制数据，经通信接口输出到下端，控制拉载模块进行电流的拉载测试。同时针对返回的测试数据，进行排序编码，自动生成测试报告，节省测试时间。
63.信号扩展卡包括输入串口、microchip(微芯片)系统及不同的通信usb接口。输入串口主要将上位机发出的控制信号接收后，传递给microchip微系统。同时，针对测试返回的数据，传递给上位机。对于上位机输入的控制信号，microchip微系统经输入串口接收后，进行解码，分别将信息分发到不同的usb端口，usb端口经micro usb线传递到拉载卡。同时，针对usb端口输入的不同拉载卡的信息，microchip系统经过合路编码，传递给上位机进行处理。
64.拉载卡包括通信接口、mcu(单片机/微控制单元)、拉载模块、电压/电流侦测模块。通信接口将信号扩展卡输出的信号传递给mcu，mcu经处理后，输出对应的数字信号传递给拉载模块，使拉载模块拉出不同的电流信息；同时将mcu得到的电压电流信息输出到扩展模块，最终传递到上位机。mcu对应输出不同的电流信息给拉载模块，使其拉载不同的电流信息。同时对电压/电流侦测模块输入的电压电流信息标号处理后，传递出去。电压/电流侦测模块主要是对拉载模块的电压及电流进行监测，输入给mcu。
65.通过mcu选择不同的电流档位，经da转换器转换后，对应不同的参考电压(vref1)，接至运放正极，运放的负极接至精密电阻r0与mos q0之间，通过比较进行驱动mos q0的开启状态，从而拉载出不同的电流状态。
66.其中，拉载模块的电路原理在图4中示出。拉载模块将da(模数)转换器输出电压接至运放的正极，作为运放的参考电压vref1。将精密电阻检测到的电流转换为电压vfb，接至
运放u0的负极，通过做差，驱动后端q0的开启。两者形成一个负反馈系统，控制输出后端对应的拉载出相应的电流，从而实现不同电流的拉载。
67.比较器u1主要是为了保护q0而设定的。通过vref设定出允许q0经降额后，通过最大电流时r0对应的电压，降额系数采用业界的通用的80％。当vfb的电压大于设定的vref时，代表此时通过的最大电流超过q0允许通过的最大电流。此时比较器u1输出一个高电平，控制三极管q1打开，让q0进行关闭，避免q0通过的电流过大而导致烧毁。从而，避免使用过程中，误操作烧毁拉载卡。
68.从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的硬盘背板负载测量方法，通过由上位机根据预设条件确定负载电流并将配置负载电流的控制信号通过其通信接口发送到信号扩展卡；由信号扩展卡使用微芯片分路解码控制信号并通过通用串行总线发送到对应的拉载卡；由拉载卡使用微控制单元基于控制信号将连接到拉载卡的硬盘的输入电流配置为负载电流，并采集硬盘的实际工作电流和工作电压以作为采集信号反馈到信号扩展卡；由信号扩展卡使用微芯片合路编码采集信号并反馈到上位机；由上位机从采集信号中提取和处理实际工作电流和工作电压以生成负载测量报告的技术方案，能够在单硬盘背板上同时拉载和测量多个硬盘，提升测量精确性和效率。
69.需要特别指出的是，上述硬盘背板负载测量方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于硬盘背板负载测量方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
70.基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种在单硬盘背板上同时拉载和测量多个硬盘的硬盘背板负载测量装置的一个实施例。硬盘背板负载测量装置包括：
71.处理器；和
72.存储器，存储有处理器可运行的程序代码，程序代码在被运行时执行以下步骤：
73.由上位机根据预设条件确定负载电流并将配置负载电流的控制信号通过其通信接口发送到信号扩展卡；
74.由信号扩展卡使用微芯片分路解码控制信号并通过通用串行总线发送到对应的拉载卡；
75.由拉载卡使用微控制单元基于控制信号将连接到拉载卡的硬盘的输入电流配置为负载电流，并采集硬盘的实际工作电流和工作电压以作为采集信号反馈到信号扩展卡；
76.由信号扩展卡使用微芯片合路编码采集信号并反馈到上位机；
77.由上位机从采集信号中提取和处理实际工作电流和工作电压以生成负载测量报告。
78.在一些实施方式中，由拉载卡使用微控制单元基于控制信号将连接到拉载卡的硬盘的输入电流配置为负载电流包括：
79.使用微控制单元将控制信号转化为负载电流的数字信号以发送到拉载模块；
80.由拉载模块将负载电流的数字信号转化为模拟信号用作硬盘的输入电流。
81.在一些实施方式中，拉载模块包括运算放大器和场效应管并配置为使用负反馈方式调整以拉载负载电流；还包括限制场效应管的最大工作电压的比较器和三极管、以及为运算放大器提供下拉电阻的精密电阻。
82.综上，本发明实施例解决了硬盘背板测试复杂问题，无需搭建整机即可测试背板
的工作情况；避免测试过程中的误操作，导致负载卡烧毁的情况，提高了负载卡的稳定性与可靠性；可以同时测量多口背板的硬盘同时工作的情况，评估出硬盘背板的极限情况，后期前端增加bom时可以快速评估，提高工作效率；另外对测试的手段进行了简化，降低了设备的购置费用，节约研发成本，同时提高测试效率。
83.从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的硬盘背板负载测量装置，通过由上位机根据预设条件确定负载电流并将配置负载电流的控制信号通过其通信接口发送到信号扩展卡；由信号扩展卡使用微芯片分路解码控制信号并通过通用串行总线发送到对应的拉载卡；由拉载卡使用微控制单元基于控制信号将连接到拉载卡的硬盘的输入电流配置为负载电流，并采集硬盘的实际工作电流和工作电压以作为采集信号反馈到信号扩展卡；由信号扩展卡使用微芯片合路编码采集信号并反馈到上位机；由上位机从采集信号中提取和处理实际工作电流和工作电压以生成负载测量报告的技术方案，能够在单硬盘背板上同时拉载和测量多个硬盘，提升测量精确性和效率。
84.需要特别指出的是，上述硬盘背板负载测量装置的实施例采用了所述硬盘背板负载测量方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到所述硬盘背板负载测量方法的其他实施例中。当然，由于所述硬盘背板负载测量方法实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于所述硬盘背板负载测量装置也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
85.以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
86.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。