模式切换电路、方法、外扩连接器及PCIe板卡与流程

本发明涉及模式切换，具体涉及一种模式切换电路、方法、外扩连接器及pcie板卡。

背景技术：

1、pcie（peripheral component interconnect express，一种高速串行计算机扩展总线标准）作为服务器主流总线标准，越来越多的pcie设备逐渐被应用于多种场景。

2、pcie设备的pcie总线接口往往既可以作为rc（root complex，根组件）接口也可以作为endpoint（端点，后续简称ed）接口使用，这就需要pcie总线接口能够在rc接口模式和ed接口模式中切换。但在rc接口模式或ed接口模式下，pcie总线接口中部分低速信号的功能定义是不同的，实现切换比较困难，目前的方案一般是提请定义好两种模式，且不可更改；如果需要更改，则需要重做（rework），或者更换非标准的定制线缆实现外扩。这种切换方式不过灵活，增加了人工成本和配件成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种模式切换电路、方法、外扩连接器及pcie板卡，以解决pcie总线接口模式切换复杂的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种模式切换电路，包括：第一切换电路、第二切换电路、时钟切换电路和第一双向电平转换器；

3、所述第一切换电路的输入端被配置为与连接器的第一反面差分引脚相连，第一输出端被配置为与pcie设备的第一复位在位端相连，第二输出端与所述时钟切换电路相连；所述第一切换电路被配置为在所述第一反面差分引脚与所述第一复位在位端之间传输rc复位信号和/或rc在位信号，或者，将所述第一反面差分引脚传输的ed差分时钟信号发送至所述时钟切换电路；

4、所述第二切换电路的第一输入端被配置为与所述pcie设备的第二复位在位端相连，第二输入端与所述时钟切换电路相连，输出端被配置为与所述连接器的第一正面差分引脚相连；所述第二切换电路被配置为向所述第一正面差分引脚发送rc差分时钟信号，或者，在所述第一正面差分引脚与所述第二复位在位端之间传输ed复位信号和/或ed在位信号；

5、所述时钟切换电路被配置为生成发送至所述pcie设备的参考时钟信号以及发送至所述第二切换电路的rc差分时钟信号，或者，根据所述ed差分时钟信号生成发送至所述pcie设备的参考时钟信号；

6、所述第一双向电平转换器的第一组电平转换通道被配置为在所述连接器的第二反面差分引脚与所述pcie设备的第一数据端之间进行数据传输，第二组电平转换通道被配置为在所述连接器的第二正面差分引脚与所述pcie设备的第二数据端之间进行数据传输；所述第一双向电平转换器的两组电平转换通道均能够被配置为传输i2c总线信号，或者被配置为传输唤醒信号和/或标识信号。

7、本发明通过简单的电子器件即可实现将连接器在rc接口与ed接口之间切换，在更换接口模式时无需更换器件或线缆，大大增加了连接器作为pcie设备外扩接口时的接口灵活性和通用性，切换简单。并且，pcie设备既可以作为主设备连接外部设备，也可以作为从设备连接服务器主机，实现在不同应用场景下的灵活切换，降低了人工成本和外接配件成本，大大增加产品的竞争力。

8、在一些可选的实施方式中，该模式切换电路还包括：第一三态电平转换电路；

9、所述第一三态电平转换电路一侧端口与所述第一切换电路的第一输出端相连，另一侧端口被配置为与所述pcie设备的第一复位在位端相连；

10、在rc接口模式下，所述第一三态电平转换电路被配置为传输rc复位信号和/或rc在位信号；在ed接口模式下，所述第一三态电平转换电路的端口为高阻态。

11、本实施例中，利用不工作时端口输出为高阻态的第一三态电平转换电路，不仅可以在连接器与pcie设备之间实现电平转换，以隔离信号，且还可以在高阻态时不影响ed差分时钟信号；可以简化第一切换电路的电路结构，在不同模式下可以使得第一切换电路传输不同的信号，实现信号切换。

12、在一些可选的实施方式中，所述第一三态电平转换电路包括第一三态电平转换器；所述第一三态电平转换器被配置为连接所述第一切换电路的第一输出端与所述pcie设备的第一复位在位端；

13、所述第一三态电平转换器的使能端被配置为接入rc使能信号，所述rc使能信号在rc接口模式下有效。

14、在一些可选的实施方式中，所述第一三态电平转换电路还包括：第一电平电路；所述第一电平电路与所述第一三态电平转换器的供电端相连；

15、在rc接口模式下，所述第一电平电路被配置为向所述第一三态电平转换器提供基准电平；在ed接口模式下，所述第一电平电路被配置为停止供电。

16、在一些可选的实施方式中，所述第一电平电路包括：第一开关管；

17、所述第一开关管的输入端接入电源，输出端与所述第一三态电平转换器的供电端相连；

18、所述第一开关管的控制端接入所述rc使能信号；在所述rc使能信号有效时，所述第一开关管导通。

19、在一些可选的实施方式中，在所述第一切换电路中，所述第一切换电路的输入端与第二输出端通过第一导线直连；

20、所述第一三态电平转换电路一侧端口的引脚设有第一过孔，所述第一导线穿过所述第一过孔，并与所述第一过孔电连接。

21、在一些可选的实施方式中，模式切换电路还包括：第二三态电平转换电路；

22、所述第二三态电平转换电路一侧端口与所述第二切换电路的第一输入端相连，另一侧端口被配置为与所述pcie设备的第二复位在位端相连；

23、在rc接口模式下，所述第二三态电平转换电路的端口为高阻态；在ed接口模式下，所述第二三态电平转换电路被配置为传输ed复位信号和/或ed在位信号。

24、本发明利用不工作时端口输出为高阻态的第二三态电平转换电路，不仅可以在连接器与pcie设备之间实现电平转换，以隔离信号，且还可以在高阻态时不影响rc差分时钟信号；可以简化第二切换电路的电路结构，在不同模式下可以使得第二切换电路传输不同的信号，实现信号切换。

25、在一些可选的实施方式中，所述第二三态电平转换电路包括第二三态电平转换器；所述第二三态电平转换器被配置为连接所述第二切换电路的第一输入端与所述pcie设备的第二复位在位端；

26、所述第二三态电平转换器的使能端被配置为接入ed使能信号，所述ed使能信号在ed接口模式下有效。

27、在一些可选的实施方式中，所述第二三态电平转换电路还包括：第二电平电路；所述第二电平电路与所述第二三态电平转换器的供电端相连；

28、在rc接口模式下，所述第二电平电路被配置为停止供电；在ed接口模式下，所述第二电平电路被配置为向所述第二三态电平转换器提供基准电平。

29、在一些可选的实施方式中，所述第二电平电路包括：第二开关管；

30、所述第二开关管的输入端接入电源，输出端与所述第二三态电平转换器的供电端相连；

31、所述第二开关管的控制端接入所述ed使能信号；在所述ed使能信号有效时，所述第二开关管导通。

32、在一些可选的实施方式中，在所述第二切换电路中，所述第二切换电路的第二输入端与输出端通过第二导线直连；

33、所述第二三态电平转换电路一侧端口的引脚设有第二过孔，所述第二导线穿过所述第二过孔，并与所述第二过孔电连接。

34、在一些可选的实施方式中，模式切换电路还包括：第二双向电平转换器和第三三态电平转换电路；

35、所述第三三态电平转换电路一侧端口与所述连接器的第三反面差分引脚相连，另一侧端口被配置为与所述pcie设备的第三复位在位端相连；

36、所述第二双向电平转换器的第一组电平转换通道被配置为在所述连接器的第四反面差分引脚与所述pcie设备的第三数据端之间进行数据传输，第二组电平转换通道被配置为在所述连接器的第四正面差分引脚与所述pcie设备的第四数据端之间进行数据传输；

37、在rc接口模式下，所述第三三态电平转换电路被配置为传输rc复位信号和/或rc在位信号；所述第二双向电平转换器的第一组电平转换通道被配置为传输i2c总线信号，第二组电平转换通道被配置为传输唤醒信号和/或标识信号；

38、在ed接口模式下，所述第三三态电平转换电路的端口为高阻态；所述第二双向电平转换器的第一组电平转换通道被配置为传输唤醒信号和/或标识信号，第二组电平转换通道被配置为传输i2c总线信号。

39、在一些可选的实施方式中，所述时钟切换电路包括：时钟发生器和时钟缓冲器；

40、所述时钟发生器的第一输出端与所述时钟缓冲器的第一输入端相连，被配置为在rc接口模式下输出本地差分时钟信号；

41、所述时钟发生器的第二输出端与所述第二切换电路的第二输入端相连，被配置为在rc接口模式下输出所述rc差分时钟信号；

42、所述时钟缓冲器的第二输入端与所述第一切换电路的第二输出端相连，被配置为在ed接口模式下接收所述ed差分时钟信号；

43、所述时钟缓冲器被配置为根据所述本地差分时钟信号或所述ed差分时钟信号，生成发送至所述pcie设备的参考时钟信号。

44、在一些可选的实施方式中，所述时钟发生器的使能端被配置为接入rc使能信号；所述rc使能信号在rc接口模式下有效，且在所述rc使能信号有效时，所述时钟发生器输出所述本地差分时钟信号和所述rc差分时钟信号。

45、在一些可选的实施方式中，所述时钟缓冲器的选择端被配置为接入时钟选择信号；

46、在所述时钟选择信号表示rc接口模式时，所述时钟缓冲器的第一输入端有效；

47、在所述时钟选择信号表示ed接口模式时，所述时钟缓冲器的第二输入端有效。

48、在一些可选的实施方式中，模式切换电路还包括：模式选择电路；

49、所述模式选择电路被配置为向所述pcie设备提供表示当前选择rc接口模式或当前选择ed接口模式的模式选择信号。

50、在一些可选的实施方式中，所述模式选择电路包括：选择开关、第一电阻和第二电阻；

51、所述第一电阻的一端接入电源，另一端依次通过所述选择开关、所述第二电阻接地；或者，所述选择开关的一端接入电源，另一端依次通过所述第一电阻、所述第二电阻接地；

52、所述第二电阻靠近所述第一电阻的一端被配置为与所述pcie设备相连，以提供所述模式选择信号。

53、第二方面，本发明提供了一种模式切换方法，其基于第一方面所述的模式切换电路实现，所述方法包括：

54、在rc接口模式下，控制第一切换电路在连接器的第一反面差分引脚与pcie设备的第一复位在位端之间传输rc复位信号和/或rc在位信号；控制时钟切换电路生成发送至所述pcie设备的参考时钟信号以及发送至第二切换电路的rc差分时钟信号；控制所述第二切换电路向所述连接器的第一正面差分引脚发送所述rc差分时钟信号；以及，控制第一双向电平转换器的第一组电平转换通道传输i2c总线信号，第二组电平转换通道传输唤醒信号和/或标识信号；

55、在ed接口模式下，控制第一切换电路将所述连接器的第一反面差分引脚传输的ed差分时钟信号发送至所述时钟切换电路；控制所述时钟切换电路根据所述ed差分时钟信号生成发送至所述pcie设备的参考时钟信号；控制所述第二切换电路在所述连接器的第一正面差分引脚与所述pcie设备的第二复位在位端之间传输ed复位信号和/或ed在位信号；以及，控制第一双向电平转换器的第一组电平转换通道传输唤醒信号和/或标识信号，第二组电平转换通道传输i2c总线信号。

56、第三方面，本发明提供了一种外扩连接器，包括：连接器和如第一方面所述的模式切换电路。

57、第四方面，本发明提供了一种pcie板卡，包括：pcie设备和至少一个如第二方面所述的外扩连接器；

58、所述pcie设备设有rc固件和ed固件；在rc接口模式下，所述pcie设备加载所述rc固件，在ed接口模式下，所述pcie设备加载所述ed固件。

59、在一些可选的实施方式中，在所述外扩连接器包括模式选择电路的情况下，所述pcie设备被配置为：响应于基于所述模式选择电路触发的rc模式指令，加载所述rc固件；响应于基于所述模式选择电路触发的ed模式指令，加载所述ed固件。