一种独立上电启动的智能网卡及智能网卡上电启动方法与流程

1.本发明属于智能网卡技术领域，具体涉及一种独立上电启动的智能网卡及智能网卡上电启动方法。


背景技术：

2.智能网卡目前正进入不断扩张的云数据中心市场和新兴的电信边缘市场。智能网卡的核心是通过fpga(现场可编程门阵列)协助cpu处理网络负载，编程网络接口功能，智能网卡作为服务器的master设备，可以释放掉服务器主板cpu和dimm的一部分资源，确保其为应用提供最大的处理能力。与此同时，智能网卡还能够提供分布式计算资源，使得用户可以开发自己的软件或提供接入服务，从而加速特定应用程序。随着数据的指数级增长，企业和云提供商要求服务器和计算资源具有更高的性能，以便对大量数据进行实时分析。由于智能网卡在整个数据中心中扮演的作用越来越重要，智能网卡的应用场景也变得越来越多样。
3.现有的智能网卡上电启动方法是：智能网卡通过pci e金手指上同主板互联。由主板传递过来的pcie信号和100m参考时钟连接到智能网卡内的fpga芯片，在智能网卡内部，soc同样将pci e信号和100m参考时钟传递到fpga芯片；fpga内部包换两个pcie内核，hip0和hip1。fpga的特性要求，fpga进行初始化时，fpga的两个pcie内核均需要从外部获取到100m参考时钟；服务器系统按下开机键后，智能网卡跟随服务器主板同时上电，智能网卡内fpga芯片的两个pcie内核分别从服务器主板端和智能网卡soc端获取到100m参考时钟，完成fpga的初始化过程，进而使智能网卡进入正常工作模式。
4.现有智能网卡上电自启方法依赖板卡。由fpga特性所限定，在当前的互联关系中，智能网卡同服务器主板高度绑定，脱离服务器主板的智能网卡，因fpga芯片缺少一路100m参考时钟无法完成初始化过程，进而导致智能网卡无法独立启动。这就导致无主板环境下硬件调试困难。一般情况下，智能网卡可以不接入服务器主板，通过供电治具独立上电。但是在当前互联关系中，由于fpga无法完成初始化过程，智能网卡无法独立启动，可维护性差。智能网卡作为本地服务器的子设备，只能跟随服务器系统启动工作，可测试性差。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的智能网卡启动依赖板卡，导致智能网卡可维护性差的问题，本发明提供一种独立上电启动的智能网卡及智能网卡上电启动方法，以解决上述技术问题。
6.本发明提供一种独立上电启动的智能网卡，包括：系统芯片、现场可编程逻辑门阵列和本地时钟，所述现场可编程逻辑门阵列包括第一pcie内核和第二pcie内核；现场可编程逻辑门阵列上电进入启动状态，第一pcie内核通过第一连接链路从系统芯片获取第一时钟信号，第二pcie内核通过第二连接链路从本地时钟获取第二时钟信号。
7.进一步的，所述本地时钟包括：
8.本地时钟源、时钟切换模块和复杂可编程逻辑器件，所述时钟切换模块包括第一输入口、第二输入口和输出口；所述第一输入口连接本地时钟源；所述第二输入口通过金手指连接主板参考时钟；所述输出口连接所述第二pcie内核；所述复杂可编程逻辑器件连接时钟切换模块的控制管脚，时钟切换模块根据复杂可编程逻辑器件输入的电平信号选择启用的输入时钟。
9.进一步的，复杂可编程逻辑器件向时钟切换模块输入低电平时，时钟切换模块导通第一输入口与输出口的链路；复杂可编程逻辑器件向时钟切换模块输入高电平时，时钟切换模块导通第二输入口与输出口的链路。
10.进一步的，复杂可编程逻辑器件默认向时钟切换模块发送低电平信号。
11.进一步的，复杂可编程逻辑器件通过pcie金手指连接主板，复杂可编程逻辑器件监控到主板在位信号后向时钟切换模块发送高电平信号。
12.进一步的，所述主板在位信号为服务器主板perst信号由低到高的跳变信号。
13.本发明还提供一种智能网卡独立上电启动方法，包括：
14.智能网卡上电后，系统芯片向现场可编程逻辑门阵列的第一pcie内核发送第一时钟信号，增设的本地时钟向现场可编程逻辑门阵列的第二pcie内核发送第二时钟信号；现场可编程逻辑门阵列根据第一时钟信号和第二时钟信号完成初始化过程进入工作模式。
15.进一步的，所述方法还包括：
16.本地时钟的复杂可编程逻辑器件监控主板在位状态，若监控到主板在位信号，则向本地时钟的时钟切换模块发送时钟切换信号；
17.时钟切换模块断开本地时钟的本地时钟源链路并导通主板参考时钟的链路，将主板参考时钟的时钟信号转发至现场可编程逻辑门阵列的第二pcie内核。
18.进一步的，所述主板在位信号为服务器主板perst信号由低到高的跳变信号。
19.进一步的，所述方法还包括：
20.若复杂可编程逻辑器件未监控到主板在位信号，则向本地时钟的时钟切换模块发送默认低电平信号；
21.时钟切换模块导通本地时钟源链路，将本地时钟源的时钟信号转发至现场可编程逻辑门阵列的第二pcie内核。
22.本发明的有益效果在于，
23.本发明提供的独立上电启动的智能网卡及智能网卡上电启动方法，通过在智能网卡内部预留本地时钟源，实现智能网卡内部和服务器主板100m参考时钟的自动切换，使得智能网卡脱离服务器主板，可以独立上电启动，拓宽了智能网卡的应该场景，通用性更强。本发明使得智能网卡的通用性提高，可维护性好，易于调试，同时将智能网卡从本地服务器主板的子设备中解放出来。
24.此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
25.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，对于本领域普通技术人员而言，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。
26.图1是本技术一个实施例的独立上电启动的智能网卡的结构示意图。
27.图2是本技术一个实施例的智能网卡上电启动方法的示意性流程图。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
33.实施例1
34.请参考图1，本实施例提供一种独立上电启动的智能网卡，包括：系统芯片soc、现场可编程逻辑门阵列和本地时钟，现场可编程逻辑门阵列包括第一pcie内核hpi 0和第二pcie内核hpi 1；现场可编程逻辑门阵列上电进入启动状态，第一pcie内核hpi0通过第一连接链路从系统芯片soc获取第一时钟信号，第二pcie内核hpi 1通过第二连接链路从本地时钟获取第二时钟信号。其中，本地时钟包括：本地时钟源clk gen、时钟切换模块clk mux和复杂可编程逻辑器件，时钟切换模块clk mux包括第一输入口、第二输入口和输出口；第一输入口连接本地时钟源clk gen；第二输入口通过金手指连接主板参考时钟；输出口连接第二pcie内核hpi 1；复杂可编程逻辑器件连接时钟切换模块clk mux的控制管脚，时钟切换模块clk mux根据复杂可编程逻辑器件输入的电平信号选择启用的输入时钟。复杂可编程逻辑器件向时钟切换模块clk mux输入低电平时，时钟切换模块clk mux导通第一输入口与输出口的链路；复杂可编程逻辑器件向时钟切换模块clk mux输入高电平时，时钟切换模块clk mux导通第二输入口与输出口的链路。复杂可编程逻辑器件默认向时钟切换模块clk mux发送低电平信号。复杂可编程逻辑器件通过pcie金手指连接主板，复杂可编程逻辑器件监控到服务器主板perst信号由低到高的跳变信号后向时钟切换模块clk mux发送高电平信号。
35.本实施例提供的智能网卡通过在智能网卡内部预留本地时钟源，实现智能网卡内部和服务器主板100m参考时钟的自动切换，使得智能网卡脱离服务器主板，可以独立上电
启动，拓宽了智能网卡的应该场景，通用性更强。使得智能网卡的通用性提高，可维护性好，易于调试，同时将智能网卡从本地服务器主板的子设备中解放出来。
36.实施例2
37.本实施例提供一种独立上电启动的智能网卡，包括：系统芯片soc、现场可编程逻辑门阵列和本地时钟，现场可编程逻辑门阵列包括第一pcie内核hpi0和第二pcie内核hpi 1；现场可编程逻辑门阵列上电进入启动状态，第一pcie内核hpi 0通过第一连接链路从系统芯片soc获取第一时钟信号，第二pcie内核hpi 1通过第二连接链路从本地时钟获取第二时钟信号。该智能网卡设有供电接口，该供电接口为金手指，可接收外部电源供电。上电后直接由本地时钟和系统芯片向现场可编程逻辑门阵列提供时钟信号。
38.实施例3
39.请参考图2，本实施例提供一种智能网卡独立上电启动方法，智能网卡上电后，系统芯片向现场可编程逻辑门阵列的第一pcie内核发送第一时钟信号，增设的本地时钟向现场可编程逻辑门阵列的第二pcie内核发送第二时钟信号；现场可编程逻辑门阵列根据第一时钟信号和第二时钟信号完成初始化过程进入工作模式。本地时钟的复杂可编程逻辑器件监控主板在位状态，若监控到主板在位信号，则向本地时钟的时钟切换模块发送时钟切换信号；时钟切换模块断开本地时钟的本地时钟源链路并导通主板参考时钟的链路，将主板参考时钟的时钟信号转发至现场可编程逻辑门阵列的第二pcie内核。其中主板在位信号为服务器主板perst信号由低到高的跳变信号。
40.进一步的，所述方法还包括：
41.若复杂可编程逻辑器件未监控到主板在位信号，则向本地时钟的时钟切换模块发送默认低电平信号；
42.时钟切换模块导通本地时钟源链路，将本地时钟源的时钟信号转发至现场可编程逻辑门阵列的第二pcie内核。具体的，包括以下步骤：
43.(1)智能网卡内预留本地时钟源clk gen和时钟切换ic clk mux，clk mux分别同金手指的100m参考时钟和智能网卡本地clk gen产生的100m参考时钟相连，由智能网卡内的cpld控制clk mux的切换逻辑；
44.(2)clk mux包含两个输入口a0和a1，一个输出口y，其a0输入口同智能网卡内的时钟源clk gen相连，a1输入口同金手指的100m参考时钟相连，输出口y同fpga的一个pcie内核hip 1相连；由clk mux的sel管脚控制切换，其逻辑关系如表1所示，当sel为低电平时，a0和y导通；当sel为高电平时，a1和y导通；
45.(3)默认状态下，cpld输出低电平，即clk mux sel管脚为低，由智能网卡内本地时钟源产生的100m参考时钟给到fpga hip1；当cpld监控到服务器主板的perst信号由低到高跳变后，cpld输出高电平并保持，即在本次开机状态下cpld一直输出高电平，不会受到后续主板perst信号的影响，金手指的100m参考时钟连接到fpga hip 1；
46.(4)智能网卡独立上电启动时，由soc产生的100m参考时钟连接到fpga hip0，服务器主板端的perst信号持续为低，智能网卡内clk gen产生的100m参考时钟连接到fpga hip1，由此，fpga两个pcie内核均具有参考时钟，可以完成fpga的初始化过程，进而使智能网卡可以正常进入工作模式；
47.(5)智能网卡放置在服务器内部时，智能网卡随服务器主板一起开机，由soc产生
的100m参考时钟连接到fpga hip0，同时cpld监控到服务器主板perst信号由低到高的跳变，从金手指引入的100m参考时钟连接到fpga hip1，由此完成fpga的初始化，使智能网卡进入正常工作模式。
48.本实施例提供的方法通过在智能网卡内部预留本地时钟源，实现智能网卡内部和服务器主板100m参考时钟的自动切换，使得智能网卡脱离服务器主板，可以独立上电启动，拓宽了智能网卡的应该场景，通用性更强。使得智能网卡的通用性提高，可维护性好，易于调试，同时将智能网卡从本地服务器主板的子设备中解放出来。
49.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。