NVMe硬盘的I2C协议电路及I2C环境控制方法与流程

nvme硬盘的i2c协议电路及i2c环境控制方法
技术领域
1.本发明涉及硬盘接口领域，特别涉及一种nvme硬盘的i2c协议电路及i2c环境控制方法。


背景技术：

2.当前，随着边缘计算等相关技术的快速发展，环境多样性对边缘服务器硬件系统的温度适用性提出了新的要求。针对工作温度在-40℃到85℃之间的设计要求，厂家做出了适应宽温度范围的nvme（non-volatile memory express，非易失性内存主机控制器接口规范））硬盘。但是，由于这些nvme硬盘由厂家独立设计，可能不满足m.2设计规范，从而不同的品牌的nvme硬盘对应不同的上拉电源和上拉电阻，服务器上的硬盘接口则只有一种恒定的i2c（inter-integrated circuit，两线式串行总线）协议电路，难以适配多类nvme硬盘，一旦二者不适配，则会出现系统漏电、i2c信息无法正常读取等情况。
3.因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种灵活适配的nvme硬盘的i2c协议电路及i2c环境控制方法。其具体方案如下：一种nvme硬盘的i2c协议电路，包括：bmc、多个上拉电源、多个上拉电阻、隔离单元、第一通道选择单元和第二通道选择单元，其中：所述隔离单元的输入信号端与所述bmc连接；所述隔离单元的输入电源端与预设电源连接；所述隔离单元的输出电源端通过所述第一通道选择单元与任一所述上拉电源连接；所述隔离单元的输出信号端通过所述第二通道选择单元与任一所述上拉电阻及任一所述上拉电源连接，或通过所述第二通道选择单元断开与所有所述上拉电阻及所有所述上拉电源的连接；所述隔离单元的输出信号端还与nvme硬盘连接。
5.优选的，所述第一通道选择单元的多个输入端与多个所述上拉电源一一连接，输出端与所述隔离单元的输出电源端连接。
6.优选的，所有所述上拉电阻的第一端均与所述第一通道选择单元的输出端连接；所有所述上拉电阻的第二端分别与所述第二通道选择单元的多个输入端一一连接；所述第二通道选择单元的输出端与所述隔离单元的输出信号端连接。
7.优选的，所述第二通道选择单元中还包括一个空接的输入端。
8.优选的，所述第二通道选择单元为一个通道选择器；
所述通道选择器包括：空接的一个输入端，与多个所述上拉电阻的第二端一一连接的多个输入端。
9.优选的，所述第二通道选择单元包括第一通道选择器和第二通道选择器；所述第一通道选择器的多个输入端与多个所述上拉电阻的第二端一一连接；所述第二通道选择器的第一输入端与所述第一通道选择器的输出端连接，第二输入端空接，输出端与所述隔离单元的输出信号端连接。
10.优选的，所述第二通道选择单元包括第一通道选择器和第二通道选择器；所述第二通道选择器的第一输入端与所述第一通道选择单元的输出端连接，第二输入端空接，输出端连接所有所述上拉电阻的第一端；所述第一通道选择器的多个输入端与多个所述上拉电阻的第二端一一连接，输出端与所述隔离单元的输出信号端连接。
11.优选的，所述第二通道选择单元包括第三通道选择器和第四通道选择器；所有所述上拉电源分别与所述第三通道选择器的多个输入端一一连接；所述第三通道选择器的输出端与所有所述上拉电阻的第一端连接；所有所述上拉电阻的第二端分别与所述第四通道选择器的多个输入端一一连接；所述第四通道选择器的输出端与所述隔离单元的输出信号端连接；所述第三通道选择器还包括一个空接的输入端，和/或，所述第四通道选择器还包括一个空接的输入端。
12.优选的，所述bmc用于：获取所述nvme硬盘的工作环境信息；根据所述工作环境信息选择所述第一通道选择单元和所述第二通道选择器的导通通道，以便所述隔离单元的输出电源端连接与所述工作环境信息对应的所述上拉电源，所述隔离单元的输出信号端连接与所述工作环境信息对应的所述上拉电阻或不连接所述上拉电阻。
13.相应的，本技术还公开了一种nvme硬盘的i2c环境控制方法，应用于上文任一项所述nvme硬盘的i2c协议电路的bmc，该i2c环境控制方法包括：获取所述nvme硬盘的工作环境信息；根据所述工作环境信息选择第一通道选择单元和第二通道选择器的导通通道，以便隔离单元的输出电源端连接与所述工作环境信息对应的上拉电源，所述隔离单元的输出信号端连接与所述工作环境信息对应的上拉电阻或不连接上拉电阻。
14.本技术公开了一种nvme硬盘的i2c协议电路，包括：bmc、多个上拉电源、多个上拉电阻、隔离单元、第一通道选择单元和第二通道选择单元，其中：所述隔离单元的输入信号端与所述bmc连接；所述隔离单元的输入电源端与预设电源连接；所述隔离单元的输出电源端通过所述第一通道选择单元与任一所述上拉电源连接；所述隔离单元的输出信号端通过所述第二通道选择单元与任一所述上拉电阻及任一所述上拉电源连接，或通过所述第二通道选择单元断开与所有所述上拉电阻及所有所述上拉电源的连接；所述隔离单元的输出信号端还与nvme硬盘连接。本技术中i2c协议电路，在通过隔离单元建立bmc和nvme硬盘的通讯关系的同时，通过第一通道选择单元和第二通道选择单元可灵活选择连接隔离单元的上拉电源和上拉电阻，从而为nvme硬盘提供了多种灵活适配、可靠通信的i2c协议电路。
附图说明
15.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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
16.图1为本发明实施例中一种nvme硬盘的i2c协议电路的结构分布图；图2为本发明实施例中一种具体的nvme硬盘的i2c协议电路的结构分布图；图3为本发明实施例中一种具体的nvme硬盘的i2c协议电路的结构分布图；图4为本发明实施例中一种具体的nvme硬盘的i2c协议电路的结构分布图；图5为本发明实施例中一种具体的nvme硬盘的i2c协议电路的结构分布图；图6为本发明实施例中一种具体的nvme硬盘的i2c协议电路的结构分布图；图7为本发明实施例中一种具体的nvme硬盘的i2c协议电路的结构分布图；图8为本发明实施例中一种具体的nvme硬盘的i2c环境控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
17.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，都属于本发明保护的范围。
18.由于适应宽温度范围的nvme硬盘由厂家独立设计，可能不满足m.2设计规范，不同的品牌的nvme硬盘对应不同的上拉电源和上拉电阻，服务器上的硬盘接口则只有一种恒定的i2c协议电路，难以适配多类nvme硬盘，一旦二者不适配，则会出现系统漏电、i2c信息无法正常读取等情况。
19.本技术中i2c协议电路，在通过隔离单元建立bmc和nvme硬盘的通讯关系的同时，通过第一通道选择单元和第二通道选择单元可灵活选择连接隔离单元的上拉电源和上拉电阻，从而为nvme硬盘提供了多种灵活适配、可靠通信的i2c协议电路。
20.本发明实施例公开了一种nvme硬盘的i2c协议电路，包括：bmc 1、多个上拉电源v、多个上拉电阻r、隔离单元2、第一通道选择单元3和第二通道选择单元4，其中：所述隔离单元2的输入信号端与所述bmc 1连接；所述隔离单元2的输入电源端与预设电源连接；所述隔离单元2的输出电源端通过所述第一通道选择单元3与任一所述上拉电源v连接；所述隔离单元2的输出信号端通过所述第二通道选择单元4与任一所述上拉电阻r及任一所述上拉电源v连接，或通过所述第二通道选择单元4断开与所有所述上拉电阻r及所有所述上拉电源v的连接；所述隔离单元2的输出信号端还与nvme硬盘5连接。
21.可以理解的是，隔离单元2的主要作用是建立bmc 1（baseboard management controller，基板管理控制器）和nvme硬盘5之间的通信关系，同时保证二者之间的电气环境隔离不受干扰。具体的，在bmc 1侧，隔离单元2的输入信号端与bmc 1连接，输入电源端与
预设电源连接，进一步的，根据bmc 1的控制需求，输入信号端还可能连接一个上拉电阻，如图1示例，该服务器主板中bmc 1通信时上拉电阻为p3v3 stby，上拉电阻为4.7kω。类似的，在nvme硬盘5侧，隔离单元2的输出电源端也需要匹配一个上拉电源v，并根据情况在输出信号端取消上拉电阻r或匹配某一个上拉电阻r，此时具体的上拉电源v和上拉电阻r的匹配分别通过第一通道选择单元3和第二通道选择单元4实现，具体的上拉电源v和上拉电阻r的匹配根据nvme硬盘5的型号确定，通常是由bmc 1获取该nvme硬盘5的工作环境信息，然后控制第一通道选择单元3和第二通道选择单元4的通道状态。
22.因此，本实施例中bmc 1用于：获取所述nvme硬盘5的工作环境信息；根据所述工作环境信息选择所述第一通道选择单元3和所述第二通道选择器mux2的导通通道，以便所述隔离单元2的输出电源端连接与所述工作环境信息对应的所述上拉电源v，所述隔离单元2的输出信号端连接与所述工作环境信息对应的所述上拉电阻r或不连接所述上拉电阻r。
23.可以理解的是，bmc 1获取nvme硬盘的工作环境信息时，一般是通过bios（basic input output system，基本输入输出系统）获取到nvme硬盘5的型号，bmc 1中预存有各类型号对应的工作环境信息表，从中确定当前nvme硬盘5的工作环境信息即可。
24.本技术中i2c协议电路，在通过隔离单元建立bmc和nvme硬盘的通讯关系的同时，通过第一通道选择单元和第二通道选择单元可灵活选择连接隔离单元的上拉电源和上拉电阻，从而为nvme硬盘提供了多种灵活适配的i2c协议电路。
25.本发明实施例公开了一种具体的nvme硬盘的i2c协议电路，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。
26.具体的，所述第一通道选择单元3的多个输入端与多个所述上拉电源v一一连接，输出端与所述隔离单元2的输出电源端连接。
27.可以理解的是，第一通道选择单元3一般通过一个通道选择器mux01实现，其中mux01的多个输入端与多个上拉电源v一一连接，输出端与隔离单元2的输出电源端连接，以两个上拉电源p3v3和p1v8为例，通道选择器mux01为二通道选择器，当mux01收到bmc 1的控制信号，控制mux01中控制信号对应的输入端与输出端导通，从而实现控制信号对应的上拉电源v与隔离单元2的输出电源端的连接。
28.一般情况下，不同的nvme硬盘5在i2c通讯时有两种情况，一是不接上拉电阻r，二是将对应阻值的上拉电阻r的一端接入隔离单元2的输出信号端，同时接入的上拉电阻r的另一端与接入的上拉电源v连接。进一步的，已知第二通道选择单元4的作用是选择一个上拉电阻r以及一个上拉电源v与隔离单元2的输出信号端连接，因此，本实施例中第二通道选择单元4的实现，主要包括两种思路，一是整个第二通道选择单元4和所有上拉电阻r作为一个整体，上接第一通道选择单元3的输出端，确定接入的上拉电源v，然后根据收到的bmc 1的控制信号，控制第二通道选择单元4内部通道导通接入对应阻值的上拉电阻r；二是设置一个与第一通道选择单元3完全独立的电路，同时保证其对上拉电源v的选择与第一通道选择单元3同步，再设置具体的电路连接关系。
29.具体的，以两个上拉电阻4.7kω和10kω为例实现本实施例，根据第一种思路，则i2c协议电路的存在以下几种实现方式：如果上拉电阻r位于第一通道选择单元3和第二通道选择单元4之间，即所有所述上拉电阻r的第一端均与所述第一通道选择单元3的输出端连接，所有所述上拉电阻r的第
二端分别与所述第二通道选择单元4的多个输入端一一连接；所述第二通道选择单元4的输出端与所述隔离单元2的输出信号端连接。
30.进一步的，所述第二通道选择单元4中还包括一个空接的输入端，以在nvme硬盘5不需要上拉电阻r的情况下使用。
31.此时，一种实现方式如图2所示，所述第二通道选择单元4为一个通道选择器mux02；所述通道选择器包括：空接的一个输入端，与多个所述上拉电阻r的第二端一一连接的多个输入端。
32.或者，另一种实现方式如图3所示，所述第二通道选择单元4包括第一通道选择器mux1和第二通道选择器mux2；所述第一通道选择器mux1的多个输入端与多个所述上拉电阻r的第二端一一连接；所述第二通道选择器mux2的第一输入端与所述第一通道选择器mux1的输出端连接，第二输入端空接，输出端与所述隔离单元2的输出信号端连接。
33.如果上拉电阻r位于第二通道选择单元4内部，则一种实现方式如图4所示：所述第二通道选择单元4包括第一通道选择器mux1和第二通道选择器mux2；所述第二通道选择器mux2的第一输入端与所述第一通道选择单元3的输出端连接，第二输入端空接，输出端连接所有所述上拉电阻r的第一端；所述第一通道选择器mux1的多个输入端与多个所述上拉电阻r的第二端一一连接，输出端与所述隔离单元2的输出信号端连接。
34.考虑另一种思路，当第二通道选择单元4对上拉电源v的选择独立于第一通道选择单元3时，一种实现方式如图5所示，所述第二通道选择单元4包括第三通道选择器mux3和第四通道选择器mux4；所有所述上拉电源v分别与所述第三通道选择器mux3的多个输入端一一连接；所述第三通道选择器mux3的输出端与所有所述上拉电阻r的第一端连接；所有所述上拉电阻r的第二端分别与所述第四通道选择器mux4的多个输入端一一连接；所述第四通道选择器mux4的输出端与所述隔离单元的输出信号端连接；所述第三通道选择器mux3还包括一个空接的输入端，和/或，所述第四通道选择器mux4还包括一个空接的输入端。图5为第三通道选择器mux3包括一个空接的输入端的示例，除此外，实施时第三通道选择器mux3和第四通道选择器mux4可以仅有一个通道选择器包括空接的输入端，也可以两个通道器均包括一个空接的输入端，此处不作限制。
35.另一种方式如图6所示，设置第一通道选择单元3为四通道输入、双通道输出的同步选择器mux0，第二通道选择单元4包括mux5、mux6和mux7，其中mux5和mux6为双通道选择器，每个双通道选择器的一个输入端分别连接一个相应的上拉电源v，另一输入端空接，输出端相应连接在mux0的输入端，所有上拉电阻r的第一端连接mux0的第二个输出端，上拉电阻r的第二端分别连接在mux7的多个输入端，mux7的输出端与隔离单元2的输出信号端连接。
36.可以理解的是，本实施例中上述示例对通道选择器或第二通道选择单元4与上拉电阻r之间的位置关系进行了具体确定的描述，但实际上，上拉电阻r与下位相连的通道选择器作为一个整体模块，图中以虚线框出，可以将整体模块的输入输出进行翻转，同样能够通过控制通道选择器中的导通通路来保证相应的上拉电阻r进入通路。如图7所示，为图2的翻转方案。但需要注意的是，原本空接的接口不再接入电路中。
37.可以理解的是，空接端口也可以不出现在通道交换器中，第二通道选择单元4在不需上拉电阻时，直接断开所有通道即可。
38.因此，除了以上描述的电路连接方案外，任何能够实现通过通道选择器将特定的上拉电阻r接入上拉电源v和隔离单元2的输出信号端的方案，均属于本技术的保护范围。
39.相应的，本技术实施例还公开了一种nvme硬盘的i2c环境控制方法，应用于上文任一项所述nvme硬盘的i2c协议电路的bmc，参见图8所示，该i2c环境控制方法包括：s1：获取nvme硬盘的工作环境信息；s2：根据工作环境信息选择第一通道选择单元和第二通道选择器的导通通道，以便隔离单元的输出电源端连接与工作环境信息对应的上拉电源，隔离单元的输出信号端连接与工作环境信息对应的上拉电阻或不连接上拉电阻。
40.本技术中i2c协议电路，在通过隔离单元建立bmc和nvme硬盘的通讯关系的同时，通过第一通道选择单元和第二通道选择单元可灵活选择连接隔离单元的上拉电源和上拉电阻，从而为nvme硬盘提供了多种灵活适配、可靠通信的i2c协议电路。
41.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
42.以上对本发明所提供的一种nvme硬盘的i2c协议电路及i2c环境控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。