板卡实时管理装置以及板卡的制作方法

1.本实用新型的实施方式总体上涉及芯片设计技术领域，更具体地，涉及一种板卡实时管理装置以及包括该板卡实时管理装置的板卡。


背景技术：

2.随着大数据、云计算的时代的到来，各类pcie(peripheral component interconnect express，一种高速串行计算机扩展总线标准)板卡越来越多的应用于服务器等设备上。这种以pcie接口的形式插入服务器主板，从而实现特定功能的应用成为了趋势，其优势在于可通过pcie金手指，直接插入台式机或服务器的pcie插槽中调试使用，简易灵活，开发成本低。
3.目前需要一种更加有效的方案来管理板卡，控制板卡的上电、复位、维护，以及温度和电源负载的监控。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型的实施方式提供了一种板卡实时管理装置，所述板卡上设置有主芯片，所述板卡实时管理装置包括：设置在所述板卡上的微程序控制器、温度传感器、风扇驱动芯片、风扇、电源控制芯片和发光二极管。所述微程序控制器包括上电成功指示端口、重置端口、脉冲宽度调制端口和发光二极管指示端口。所述微程序控制器的所述上电成功指示端口和所述重置端口与所述主芯片电连接；所述微程序控制器的总线连接端口经由系统管理总线与所述温度传感器和所述电源控制芯片连接。所述电源控制芯片与所述主芯片电连接，用于向所述主芯片提供电源。所述温度传感器被设置为邻近所述主芯片，用于感测所述主芯片的温度。所述微程序控制器的所述脉冲宽度调制端口与所述风扇驱动芯片连接，所述风扇驱动芯片与所述风扇电连接；所述微程序控制器用于根据所述温度传感器感测到的所述主芯片的温度，通过所述脉冲宽度调制端口向所述风扇驱动芯片发送针对风扇的脉冲宽度调制信号，以及在所述温度传感器感测到的所述主芯片的温度高于温度阈值时，向所述电源控制芯片发送电源切断信号。所述风扇驱动芯片用于根据所述脉冲宽度调制信号控制所述风扇的转动。所述微程序控制器的所述发光二极管指示端口与所述发光二极管电连接，所述发光二极管指示端口用于向所述发光二极管发送指示上电状态、风扇状态、温度状态、电源状态中的至少一个的信号；所述发光二极管用于根据所述发光二极管指示端口发送的不同信号而执行不同的显示模式。
5.在一些实施方式中，所述微程序控制器还包括主芯片温度报警接收端口和主芯片电流报警接收端口，所述主芯片温度报警接收端口和所述主芯片电流报警接收端口分别与所述主芯片电连接。
6.在一些实施方式中，所述微程序控制器还包括手动拨码开关，所述手动拨码开关用于在所述微程序控制器的正常工作模式和调试模式之间进行切换。
7.在一些实施方式中，所述微程序控制器还包括电源控制芯片温度报警接收端口和
电源控制芯片电流报警接收端口，所述电源控制芯片温度报警接收端口和所述电源控制芯片电流报警接收端口分别与所述电源控制芯片电连接。
8.在一些实施方式中，所述发光二极管包括至少两个具有不同发光颜色的发光二极管。
9.在一些实施方式中，所述装置包括两个所述电源控制芯片，分别用于向所述主芯片提供不同电压的电源。
10.在一些实施方式中，所述微程序控制器还包括风扇转速检测端口，所述风扇转速检测端口与所述风扇电连接，用于接收指示风扇转速的信号。
11.在第二方面，本实用新型的实施方式还提出了一种板卡，所述板卡上设置有主芯片以及根据前述任一实施方式所述的板卡实时管理装置。
12.本实用新型的实施方式提出的板卡实时管理装置及板卡实现了控制板卡的上电、复位、维护，以及温度和电源负载的监控。
附图说明
13.通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，其中：
14.图1示出了根据本实用新型的实施方式的板卡实时管理装置的示意图。
15.在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
16.下面将参考若干示例性实施方式来描述本实用新型的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本实用新型，而并非以任何方式限制本实用新型的范围。
17.在一个方面，本实用新型的实施方式提供了一种板卡实时管理装置，板卡上设置有主芯片。板卡可以是pcie(peripheral component interconnect express，一种高速串行计算机扩展总线标准)板卡。主芯片例如可以是ai芯片。
18.参考图1，其示出了根据本实用新型的实施方式的板卡实时管理装置的示意图。如图1所示，板卡实时管理装置包括：设置在板卡上的微程序控制器(microprogrammed control unit，mcu)、温度传感器、风扇驱动芯片、风扇、电源控制芯片和发光二极管(light-emitting diode，led)。
19.作为示例，mcu可以采用stm32g030c8t6单片机。
20.作为示例，温度传感器可以采用lm73温度传感器，其工作电压范围为2.0～3.6v，采用i2c接口，频率支持400khz；测量范围为-25℃到 115℃，精度为
±
1.5℃；支持输出中断；地址可配为1001 100,1001 101,1001 110。例如，温度传感器的异常预置温度设置为85℃。超过85℃时会自动产生中断，通知mcu对受控电进行断电处理。
21.lm73是一款集成式数字输出温度传感器，具有与smbus和i2c接口兼容的双线接口。单片机可随时查询lm73以读取温度。采用6引脚sot封装，lm73在宽温度范围(-40℃至150℃)范围内工作时占用极小的电路板面积，并在-10℃至80℃范围内提供
±
1℃的精度。
可以通过对lm73的转换时间和灵敏度进行编程来优化，以便以四种不同分辨率中的任何一种报告温度。lm73默认为11位模式(0.25℃/lsb)，最大测量温度为140摄氏度，非常适合上电后很快需要温度数据的应用。lm73的最大分辨率为14位模式(0.03125℃/lsb)，经过优化可以感应出非常小的温度变化。
22.单个多级地址行选择三个唯一设备地址之一。当温度超过可编程限制时，开漏报警输出变为活动状态。数据和时钟线均经过滤波，具有出色的噪声容限和可靠的通信能力。此外，时钟和数据线上的超时功能会导致lm73在长时间保持低电平时自动复位这些线路，从而在没有处理器干预的情况下退出任何总线锁定状态。
23.作为示例，风扇驱动芯片可以采用ntjd4001n。
24.作为本实用新型的一个实施方式，板卡实时管理装置可以包括两个电源控制芯片，分别用于向主芯片提供不同电压的电源。作为示例，两个电源控制芯片可以分别采用xdpe132g5h和xdpe12254芯片。
25.mcu包括上电成功指示端口、重置端口、脉冲宽度调制(pulse width modulation，pwm)端口和led指示端口。在下文中，端口也称为管脚或引脚。
26.mcu的上电成功指示端口和重置端口与主芯片电连接。mcu的总线连接端口经由系统管理总线(smbus)与温度传感器和电源控制芯片连接，温度传感器和电源控制芯片挂载在同一条smbus总线下。
27.电源控制芯片与主芯片电连接，用于向主芯片提供电源。
28.温度传感器被设置为邻近主芯片，用于感测主芯片的温度。
29.mcu的脉冲宽度调制端口与风扇驱动芯片连接，风扇驱动芯片与风扇电连接；mcu用于根据温度传感器感测到的主芯片的温度，通过脉冲宽度调制端口向风扇驱动芯片发送针对风扇的脉冲宽度调制信号，以及在温度传感器感测到的主芯片的温度高于温度阈值时，向电源控制芯片发送电源切断信号。以stm32芯片作为mcu为例，mcu可以生成一个频率为25khz的pwm波，通过不同的占空比来控制风扇的转速。例如，可以采用一推多形式，根据实际需求来调节风扇的个数。pwm端口输出的电压例如是3.3v。
30.以stm32芯片作为mcu为例，stm32的定时器除了tim6和7，其他的定时器都可以用来产生pwm输出。其中高级定时器tim1和tim8可以同时产生7路的pwm输出。而通用定时器也能同时产生多达4路pwm输出，这样，stm32最多可以同时产生30路pwm输出；要使用stm32下的通用定时器timx产生pwm输出，我们会用到3个寄存器，来控制pwm的。这三个寄存器是：捕获/比较模式寄存器timx_ccmr1/2)、捕获/比较使能寄存器(timx_ccer)、捕获/比较寄存器(timx_ccr1～4)。注意，还有个timx的arr寄存器是用来控制pwm输出频率的。
31.风扇驱动芯片用于根据脉冲宽度调制信号控制风扇的转动。
32.mcu的led指示端口与led电连接，led指示端口用于向led发送指示上电状态、风扇状态、温度状态、电源状态中的至少一个的信号；led用于根据led指示端口发送的不同信号而执行不同的显示模式。
33.作为本实用新型的一个实施方式，mcu还包括主芯片温度报警接收端口和主芯片电流报警接收端口，主芯片温度报警接收端口和主芯片电流报警接收端口分别与主芯片电连接。
34.作为本实用新型的一个实施方式，mcu还包括手动拨码开关，手动拨码开关用于在
mcu的正常工作模式和调试模式之间进行切换。
35.作为本实用新型的一个实施方式，mcu还包括电源控制芯片温度报警接收端口和电源控制芯片电流报警接收端口，电源控制芯片温度报警接收端口和电源控制芯片电流报警接收端口分别与电源控制芯片电连接。
36.作为本实用新型的一个实施方式，led包括至少两个具有不同发光颜色的led，例如，可以包括红色led和绿色led。
37.作为本实用新型的一个实施方式，mcu还包括风扇转速检测端口，风扇转速检测端口与风扇电连接，用于接收指示风扇转速的信号。例如，风扇可以通过输出脉冲给mcu，以供mcu检查风扇的转速。
38.以mcu采用stm32，两个电源控制芯片分别采用xdpe132g5h和xdpe12254，温度传感器采用lm73，风扇驱动芯片采用ntjd4001n作为一个具体示例，在这种情况下，mcu的管脚分配可以如以下表1所示。其中，在方向一列中，i表示输入(input)，o表述输出(output)。
39.表1.mcu的管脚分配
40.[0041][0042]
下文以mcu的工作模式描述了本实用新型的实施方式提出的板卡实时管理装置的工作过程。
[0043]
mcu可以具有两种工作模式：正常工作模式和调试模式。stm32通过手动拨码开关来判断工作模式。正常工作模式是pcie板卡没有外接维护卡时，调试模式是pcie板卡外接维护卡。正常模式与调试模式的区别是，正常模式在pcie加载受控电完成后mcu会引导主芯片启动，而调试模式mcu只会负责主芯片上电，后续流程由外接维护卡进行控制。
[0044]
在正常工作模式下，mcu工作于3.3v_aux电源域，当主机电源模块受控电加载、3.3v有效时，mcu便开始工作。工作流程如下：1.mcu上电自检，检查到3.3v受控电成功上电后后配置对应的端口vcc3v3_m_detect；2.闪烁绿灯并等待各路电源上电完成信号；3.读取温度，启动风扇，如温度或风扇异常点亮红灯报错结束；4.输出dcok_h信号(上电成功信号，高有效)给主芯片；5.输出reset_l信号(重置信号，低有效)给主芯片；6.检查主芯片的状态成功后点常亮绿灯，失败后常亮红灯；7.mcu进入循环程序，检查主芯片温度，如果温度过高(大于85℃)，mcu将切断电源，关闭绿灯并闪烁红灯；8.执行pcie插槽上的preset(预置)处理，从开始继续循环。
[0045]
在调试维护模式下，工作流程如下：1.mcu上电自检，检查到3.3v受控电上电成功后配置对应的stm32端口vcc3v3_m_detect；2.闪烁绿灯并等待各路电源上电完成信号；3.读取温度，启动风扇，如温度或是风扇异常点亮红灯报错结束；4.输出dc_ok信号给主芯片，这个信号是检测核心电源是否上电成功的，如果上电成功，主芯片会回馈，然后mcu控制闪烁红灯；5.mcu进入循环程序，检查主芯片温度，以及电源是否过载，如果温度过高(大于85℃)或是电源过载，mcu将通过电源控制芯片切断主芯片的核心电源。
[0046]
本实用新型的实施方式提出的板卡实时管理装置实现了控制板卡的上电、复位、维护，以及温度和电源负载的监控。
[0047]
在第二方面，本实用新型的实施方式提供了一种板卡，该板卡上设置有主芯片以及根据上述任何实施方式描述的板卡实时管理装置。
[0048]
出于示意的目的，已经给出了本实用新型的实施方式的前述说明，其并非是穷举性的也并非要将本实用新型限制为所公开的确切形式。本领域技术人员可以理解的是，在不偏离本实用新型的范围的情况下可以做出各种变化，并且可以将其中的元件替换为等同物。另外，在不偏离本实用新型的基本范围的情况下，可以进行很多修改以使得特定的情况
或材料适应于本实用新型的教导。因此，本实用新型不试图限制于所公开的作为用于实现本实用新型所预期的最佳模式的特定实施方式，本实用新型将包括落入所附的权利要求的范围内的所有实施方式。