一种全国产化3UVPX架构PCIe交换板的制作方法

本技术属于交换板领域，具体涉及一种全国产化3u vpx架构pcie交换板。

背景技术：

1、sm8748为pcie 3.0交换芯片，具有48个通道，最多12个端口，可实现各端口之间的数据交换。器件适用于从pcie扇出、多主机系统、主机备份。可广泛应用于计算机系统、嵌入式系统、工业控制等领域。但现有的元器件均未采用国产器件，导致产生进口的电子器件的限制及禁运、核心技术封锁等问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型提供一种全国产化3u vpx架构pcie交换板，以国微的sm8748eip为核心，采用vita标准3u的vpx架构，通过vpx连接器将pcie信号连接到vpx底板，供主控板卡扩展pcie使用。该交换板支持1路x16上游接口；支持5路下游接口，包含1路x8，4路x2；端口链路速率：支持 2.5gt/s，5gt/s，8gt/s，支持速率自协商；具备测试维护管理功能，能获取模块状态信息。

2、为实现上述功能，本实用新型的技术方案如下：

3、一种全国产化3u vpx架构pcie交换板，以国微的sm8748eip为核心，采用vita标准3u的vpx架构，通过vpx连接器将pcie信号连接到vpx底板，供主控板卡扩展pcie使用。该交换板支持1路x16上游接口；支持5路下游接口，包含1路x8，4路x2；端口链路速率：支持2.5gt/s，5gt/s，8gt/s，支持速率自协商；具备测试维护管理功能，能获取模块状态信息。

4、进一步地，所述sm8748eip为pcie 3.0交换芯片，具有48个通道，最多12个端口，可实现各端口之间的数据交换。该芯片支持基本模式和虚拟交换模式，使用该芯片的基本模式，基本模式是标准pcie交换模式，整个pcie系统只有一个主机作为根节点，整个系统由根节点管理，可实现各设备之间的数据交换。pcie端口兼容pcie 3.0规范，且向下兼容，支持8gt/s、5gt/s以及2.5gt/s三种速率，链路宽度可配置为x16、x8、x4，还可自动协商至x2、x1。

5、进一步地，所述sm8748eip每个端口都实现了pcie 3.0物理层、数据链路层及事务层。sm8748eip将12个端口分为三组，分别为station0～stationn2。通路依次被分配给每一个使能的端口。端口的链路宽度由300h[8:0]决定，300h[8:0]可通过管脚strap_stnx_portcfg[1:0]来初始化，将这些管脚上拉或绑定到vdd18，或者下拉或绑定到vss，又或者浮空。station0配置为x16模式，全部通过vpx连接器引出作为上游端口连接cpu板（或自定义主机板）。station1配置为1个x8和2个x4的模式，x8全部通过vpx连接器引出作为下游端口连接gpu板（或自定义pcie从设备），2个x4的lan0~lan1通过vpx连接器引出作为下游端口连接功能板。station2配置为4个x4的模式，其中2个x4的lan0~lan1通过vpx连接器引出作为下游端口连接功能板，剩余2个x4功能待定，连接nvme连接器作为扩展存储预留。

6、进一步地，所述ipmb机箱管理，由gd32f407系列芯片实现，作为pcie交换板管理。主控板的mcu可通过i2c总线与交换板的gd32f407经过vpx连接器在板间相连。交换板的gd32f407作为整板电源管理，首先通过3v3_aux上电并开始工作，12v电源上电后，mcu供电切换为板内供电。gd32f407启动后等待上下电命令并完成相关gpio的配置，控制机箱内其余板卡12v供电电源上下电。

7、进一步地，所述电压监测模块利用gd32f407的adc监测系统内部电压，sc810dft-2p5f5监测整板电流，ds18b20监测整板温度，当温度过高达到阈值，gd32f407控制系统掉电并上报板卡状态；gd32f407通过读取vpx连接器p0上ga[4:0]的上下拉状态来判断板卡槽位。

8、进一步地，所述sm8748eip的pcie时钟由底板提供，保证pcie时钟与主控卡时钟同源。同时板卡上预留100mhz晶振作为备选。gd32f407所需要的25mhz时钟信号由晶振提供。

9、进一步地，所述电源模块由1颗act4630芯片和1颗act4622芯片组成，其中act4630的2路分别输出1.1v/18a和1.8v/18a，另外1颗act4622的2路分别输出3.3v/4a和5v/4a。

10、进一步地，交换板提供一路标准nvme接口，连接器选用标准m.2连接器，可通过此m.2接口外挂标准nvme盘，支持pcie 3.0 x4，时钟信号和复位信号等均由底板提供。

11、进一步地，所述sm8748eip的pcie_rest#复位由主控卡sys_rest复位信号、mcu和上电rc复位电路共同控制，任一复位使能均能将sm8748eip复位。

12、有益效果：

13、通过本实用新型开发出来的pcie交换板可支持1路x16上游接口；支持5路下游接口，包含1路x8，4路x2；端口链路速率：支持 2.5gt/s，5gt/s，8gt/s，支持速率自协商；具备测试维护管理功能，能获取模块状态信息。该pcie交换板选取国产芯片进行设计，满足国产化自主可控要求，可应用在计算机系统、嵌入式系统、工业控制等领域。

1.一种全国产化3u vpx架构pcie交换板，其特征在于：pcie交换板以国微sm8748eip为核心，采用vita标准3u vpx架构，通过vpx连接器将pcie信号连接到vpx底板，供主控板卡扩展pcie使用；支持1路x16上游接口；支持5路下游接口，包含1路x8，4路x2；端口链路速率支持 2.5gt/s，5gt/s，8gt/s，支持速率自协商；具备测试维护管理功能，能获取模块状态信息。

2.根据权利要求1所述的一种全国产化3u vpx架构pcie交换板，其特征在于：以国微sm8748eip为核心交换芯片；sm8748eip为pcie 3.0交换芯片，具有48个通道，最多12个端口，实现各端口之间的数据交换；支持标准pcie交换模式，整个pcie系统只有一个主机作为根节点，整个系统由根节点管理，实现各设备之间的数据交换；pcie端口兼容pcie 3.0规范，且向下兼容，支持8gt/s、5gt/s以及2.5gt/s三种速率，链路宽度配置为x16、x8或x4，或自动协商至x2或x1。

3.根据权利要求1所述的一种全国产化3u vpx架构pcie交换板，其特征在于：sm8748eip每个端口均实现 pcie 3.0 物理层、数据链路层及事务层；sm8748eip将12个端口分为三组，分别为station0~stantion2；通路依次被分配给每一个使能的端口；端口的链路宽度由300h[8:0]决定，300h[8:0]通过管脚strap_stnx_portcfg[1:0]来初始化，将管脚上拉或绑定到vdd18，或者下拉或绑定到vss，又或者浮空；station0配置为x16模式，全部通过vpx连接器引出作为上游端口连接cpu板或自定义主机板；station1配置为1个x8和2个x4的模式，x8全部通过vpx连接器引出作为下游端口连接gpu板或自定义pcie从设备，2个x4的lan0~lan1通过vpx连接器引出作为下游端口连接功能板；station2配置为4个x4的模式，其中2个x4的lan0~lan1通过vpx连接器引出作为下游端口连接功能板，剩余2个x4功能待定，连接nvme连接器作为扩展存储预留。

4.根据权利要求1所述的一种全国产化3u vpx架构pcie交换板，其特征在于：支持ipmb机箱电源管理，板内设计一个gd32f407系列芯片作为pcie交换板电源管理；主控板的mcu通过i2c总线与交换板的gd32f407经过vpx连接器在板间相连。

5.根据权利要求1所述的一种全国产化3u vpx架构pcie交换板，其特征在于：利用gd32f407的adc监测系统内部电压；sc810dft-2p5f5监测整板电流，ds18b20监测整板温度，当温度过高达到阈值，gd32f407控制系统掉电并上报板卡状态；gd32f407通过读取vpx连接器p0上ga[4:0]的上下拉状态来判断板卡槽位。

6.根据权利要求5所述的一种全国产化3u vpx架构pcie交换板，其特征在于：sm8748eip的pcie时钟由底板提供，保证pcie时钟与主控卡时钟同源；同时板卡上预留100mhz晶振；gd32f407所需要的25mhz时钟信号由晶振提供。

7.根据权利要求1所述的一种全国产化3u vpx架构pcie交换板，其特征在于：使用1颗act4630芯片和1颗act4622芯片作为板上电源模块，其中act4630的2路分别输出1.1v/18a和1.8v/18a；另外1颗act4622的2路分别输出3.3v/4a和5v/4a。

8.根据权利要求1所述的一种全国产化3u vpx架构pcie交换板，其特征在于：交换板提供一路标准nvme接口，连接器选用标准m.2连接器，通过m.2接口外挂标准nvme盘，支持pcie3.0 x4，时钟信号和复位信号等均由底板提供。

9.根据权利要求1所述的一种全国产化3u vpx架构pcie交换板，其特征在于：sm8748eip的pcie_rest#复位由主控卡sys_rest复位信号、mcu和上电rc复位电路共同控制，任一复位使能均能将sm8748eip复位。

10.根据权利要求1所述的一种全国产化3u vpx架构pcie交换板，其特征在于：交换板的gd32f407作为整板电源管理，首先通过3v3_aux上电并开始工作，12v电源上电后，gd32f407供电切换为板内供电；gd32f407启动后等待上下电命令并完成相关gpio的配置，控制机箱内其余板卡12v供电电源上下电。