一种支持热插拔的PCIEX32通道的Riser卡及转接装置的制作方法

一种支持热插拔的pcie x32通道的riser卡及转接装置
技术领域
1.本实用新型涉及转接卡领域，尤其是涉及一种支持热插拔的pcie x32通道的riser卡及转接装置。


背景技术：

2.伴随云计算应用的发展，信息化逐渐覆盖到社会的各个领域。服务器在各行各业的应用比重越来越大。服务器主板适用场景越来越丰富，针对不同需求，会有不同的pcie(peripheral component interconnect express，一种高速串行计算机扩展总线标准)riser卡(扩展卡或转接卡)来适配。目前最常用的就是2u2 slot(插槽)的pcie x16的riser卡，在很多情况下无法满足实际需求，更多通道的pcie riser卡应运而生。与此同时现有的热插拔技术，都是基于系统板卡的设计，只有pci-e板卡直接插到主板的插槽上才可以，像服务器上常见的转接卡就不支持热插拔。
3.目前最新的服务器处理器出来的pcie速度已经达到gen532gb，对pcb(printed circuit board，印刷电路板)以及设计需求越来越高，外接riser卡通道数量从最初的x2、x4、x8升级到x16甚至到x32，这样可以满足不同的外挂设备的实现。
4.但是，现有的pcie riser卡是不支持热插拔的，都在主板端通过搭配cpld支持实现，并且x16通道已经无法满足最新的发展趋势，riser卡也需要单独需要热插拔来实现来匹配实际应用场景，而主板端搭配cpld实现开发难度大，花费成本高，不利于降低pcie x32riser卡的实现成本。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种支持热插拔的pcie x32通道的riser卡，可以通过io扩展芯片、热插拔控制器实现pcie x32 riser卡的热插拔，不需要依赖与主板上的cpld即可实现，降低pcie x32 riser卡的实现成本以及实现难度。
6.本实用新型第一方面提供了一种支持热插拔的pcie x32通道的riser卡，包括：金手指、io扩展芯片、热插拔控制器以及pcie插槽，所述金手指一端与主板的pcie接口通信连接，所述金手指另一端一路与io扩展芯片通信连接，另一路与热插拔控制器通信连接，所述io扩展芯片在位信号检测端通过pcie插槽与pcie外接卡通信连接，所述热插拔控制器的电源控制端通过pcie插槽与pcie外接卡通信连接。
7.可选地，所述pcie插槽包括第一pcie插槽以及第二pcie插槽，所述第一pcie插槽与第一pcie外接卡通信连接，所述第二pcie插槽与第二pcie外接卡通信连接，所述第一pcie插槽、第二pcie插槽的带宽均为x16。
8.可选地，还包括用户指示模块，所述用户指示模块的输入端通过io扩展芯片与热插拔控制器的指示控制输出端通信连接。
9.进一步地，所述用户指示模块为发光二极管。
10.可选地，还包括风扇连接器，所述风扇连接器通过金手指与主板通信连接，所述风
扇连接器与用于对pcie外接卡进行散热的风扇连接。
11.进一步地，还包括风扇控制器，所述风扇控制器的风扇控制输入端通过金手指与主板的风扇控制输出端通信连接，所述风扇控制器的风扇控制输出端与风扇连接器通信连接。
12.可选地，还包括总线切换芯片、温度传感器，所述总线切换芯片的切换控制端通过金手指与主板通信连接，所述总线扩展芯片的第一通信端与温度传感器通信连接，所述总线扩展芯片的第二通信端通过金手指与主板通信连接。
13.进一步地，所述总线扩展芯片的第三通信端通过第一pcie插槽与第一pcie外接卡通信连接，所述总线扩展芯片的第四通信端通过第二pcie插槽与第二pcie外接卡通信连接。
14.可选地，所述pcie插槽的电源输入端依次通过热插拔控制器、金手指与主板的电源输出端通信连接。
15.本实用新型第二方面提供了一种支持热插拔的pcie转接装置，包括本实用新型第一方面提供的一种支持热插拔的pcie x32通道的riser卡、主板以及pcie外接卡，所述pcie外接卡通过设置于riser卡上的pcie插槽、设置于riser卡上的金手指、设置于主板上的连接器与主板通信连接。
16.本实用新型采用的技术方案包括以下技术效果：
17.本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种支持热插拔的pcie x32通道的riser卡，可以通过io扩展芯片、热插拔控制器实现pcie x32 riser卡的热插拔，不需要依赖与主板上的cpld即可实现，降低pcie x32 riser卡的实现成本以及实现难度。
18.本实用新型技术方案中所述pcie插槽包括第一pcie插槽以及第二pcie插槽，所述第一pcie插槽、第二pcie插槽的带宽均为x16，可以向下兼容x16通道数量，可以在不断电情况下，通过io拓展芯片，对riser卡上的通道进行热插拔，节省主板cpld资源，节省开发成本。
19.本实用新型技术方案中还包括用户指示模块，通过用户指示模块可以对pcie插槽的热插拔状态或其他连接状态(例如电源供电状态等)进行直观的指示。
20.本实用新型技术方案中还包括风扇连接器以及风扇控制器，风扇连接器、风扇控制器通过金手指与主板通信连接，可以对pcie外接卡进行散热。
21.本实用新型技术方案中还包括总线切换芯片、温度传感器，可以对pcie外接卡的温度进行实时或定期监控。
22.应当理解的是以上的一般描述以及后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
23.为了更清楚说明本实用新型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介绍，显而易见的，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。
24.图1为本实用新型方案中实施例一riser卡的连接示意图；
25.图2为本实用新型方案中实施例一riser卡的具体电路连接示意图；
26.图3为本实用新型方案中实施例二转接装置的结构示意图。
具体实施方式
27.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。
28.实施例一
29.如图1所示，本实用新型提供了一种支持热插拔的pcie x32通道的riser卡，包括：金手指(gold finger)、io扩展芯片(gpio expander)、热插拔控制器(hotplug controller)以及pcie插槽(pcie cem slot)，金手指一端与主板的pcie接口通信连接，金手指另一端一路与io扩展芯片通信连接，另一路与热插拔控制器通信连接，io扩展芯片在位信号检测端通过pcie插槽与pcie外接卡通信连接，热插拔控制器的电源控制端通过pcie插槽与pcie外接卡通信连接。
30.其中，pcie插槽包括第一pcie插槽以及第二pcie插槽，第一pcie插槽与第一pcie外接卡通信连接，第二pcie插槽与第二pcie外接卡通信连接，第一pcie插槽、第二pcie插槽的带宽均为x16。第一pcie插槽即为top pcie插槽，第二pcie插槽为bottom pcie插槽，第一pcie插槽、第二pcie插槽都是最大支持pcie gen5 x16通道，且支持sw(single width，单倍带宽)和dw(double width，双倍带宽)，满足不同pcie外接设备(即pcie外接卡)需求。第一pcie插槽以及第二pcie插槽分别直接与io扩展芯片或热插拔控制器通信连接。
31.进一步地，本实用新型技术方案中，支持热插拔的pcie x32通道的riser卡还包括用户指示模块，用户指示模块的输入端通过io扩展芯片与热插拔控制器的指示控制输出端通信连接。即热插拔控制器与io扩展芯片通信连接，用于将输出的指示控制信号通过io扩展芯片转发至用户指示模块，实现用户指示模块对riser卡中pcie插槽连接状态或供电状态的指示。
32.具体地，用户指示模块为发光二极管(led)，用户指示模块可以指示riser卡中pcie插槽的热插拔状态(外接卡插入状态或外接卡拔出状态)，也可以指示pcie插槽的供电状态，即pcie插槽是否上电或下电。
33.其中，io扩展芯片可以采用型号为pca9554的扩展芯片，也可以采用其他型号的扩展芯片，本实用新型在此不做限制；热插拔控制器可以采用型号为max5954的控制器，也可以采用其他型号的热插拔控制器，本实用新型在此也不做限制。hp_i2c是一组专用热插拔hot-plug的i2c总线，主板可通过i2c总线，实现与热插拔控制器、io扩展芯片的连接；alert是i2c总线上的告警信号，默认为高电平，只要io扩展芯片有数据变化，则alert信号会发出一个负脉冲信号。io扩展芯片，它可将一组i2c信号转换成io信号的方式传递出去，控制pwren_n、atnled、pwrled等信号。
34.进一步地，本实用新型技术方案中，还包括风扇连接器(fan conn 0-2)，风扇连接
器通过金手指与主板通信连接，风扇连接器与用于对pcie外接卡进行散热的风扇连接。
35.优选地，还包括风扇控制器(smb fan controller)，风扇控制器的风扇控制输入端通过金手指与主板的风扇控制输出端通信连接，风扇控制器的风扇控制输出端(pwm)与风扇连接器通信连接，风扇控制器可以采用型号为max6651的风扇控制器实现。风扇控制器的风扇转速输入端与风扇连接器的风扇转速输出端(tach)通信连接，风扇控制器的风扇控制输出端(pwm)与风扇连接器通信连接，风扇控制器的风扇转速输出端通过金手指与主板中的风扇转速输入端通信连接，用于将风扇转速发送至主板。考虑到本实用新型技术方案中的pcie插槽包括第一pcie插槽以及第二pcie插槽，所以，对应的，风扇连接器(fan conn 0-2)、风扇(fan 0-2)的数量均为两个，以实现对第一pcie插槽对应的第一pcie外接卡、第二pcie插槽对应的第二pcie转接卡的散热。
36.进一步地，本实用新型技术方案中，还包括总线切换芯片(smbus mux)、温度传感器(temp sensor)，总线切换芯片的切换控制端(rst_mex_n)通过金手指与主板通信连接，总线扩展芯片的第一通信端与温度传感器通信连接，总线扩展芯片的第二通信端与(smb_pcie_clk，smb_pcie_dat)通过金手指与主板通信连接。
37.进一步地，总线扩展芯片的第三通信端(smb通道)通过第一pcie插槽与第一pcie外接卡通信连接，总线扩展芯片的第四通信端(smb通道)通过第二pcie插槽与第二pcie外接卡通信连接。其中，总线扩展芯片为总线多路复用器，在主板的控制下，切换与主板通信的对象(第一pcie外接卡、第二pcie外接卡、温度传感器等)。进一步地，还可以包括fru芯片(field replace unit，现场可更换单元)，即总线扩展芯片的第五通信端与fru芯片(记录板卡信息)通信连接，在主板的控制下，与主板通信连接。
38.进一步地，pcie插槽的电源输入端依次通过热插拔控制器、金手指与主板的电源输出端通信连接。
39.具体地，第一pcie插槽以及第二pcie插槽均包括第一电源输入端(3.3v)、第二电源输入端(12v)、第三电源输入端(3.3v_aux)，其中，第一pcie插槽以及第二pcie插槽中的第一电源输入端(3.3v)、第二电源输入端(12v)、第三电源输入端(3.3v_aux)均与热插拔控制器电连接，由热插拔控制器控制第一pcie插槽以及第二pcie插槽中的第一电源输入端(3.3v)、第二电源输入端(12v)、第三电源输入端(3.3v_aux)的上电或下电。进一步地，第一电源输入端(3.3v)可以是由主板(也可以是由单独的电源模块通过电源连接器与金手指电连接)提供的电源(p12v)经过电源转换模块(p12v转换至p3v3，即p3v3 vr)提供；第二电源输入端(12v)可以是由主板提供的电源(p12v)直接提供；第二电源输入端(3.3v_aux)可以是由主板提供的电源(3.3v_aux)直接提供。
40.优选地，也可以在金手指与第一pcie插槽、第二pcie插槽之间单独设置逻辑芯片(例如74系列逻辑芯片)，可以实现主板对第一pcie插槽、第二pcie插槽的逻辑控制，逻辑芯片起到的作用主要是对第一pcie插槽、第二pcie插槽的逻辑控制，而热插拔控制器的作用主要是对第一pcie插槽、第二pcie插槽的上下电控制以及供电保护。
41.主板通过金手指、io扩展芯片等实现主板与pcie插槽上的pcie外接卡的通信，包括在位信号(prsnt0/prsnt1)、时钟信号(clk_100m_ref0\clk_100m_ref0)等。
42.本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种支持热插拔的pcie x32通道的riser卡，可以通过io扩展芯片、热插拔控制器实现pcie x32 riser卡的热插拔，
不需要依赖与主板上的cpld即可实现，降低pcie x32 riser卡的实现成本以及实现难度。
43.本实用新型技术方案中所述pcie插槽包括第一pcie插槽以及第二pcie插槽，所述第一pcie插槽、第二pcie插槽的带宽均为x16，可以向下兼容x16通道数量，可以在不断电情况下，通过io拓展芯片，对riser卡上的通道进行热插拔，节省主板cpld资源，节省开发成本。
44.本实用新型技术方案中还包括用户指示模块，通过用户指示模块可以对pcie插槽的热插拔状态或其他连接状态(例如电源供电状态等)进行直观的指示。
45.本实用新型技术方案中还包括风扇连接器以及风扇控制器，风扇连接器、风扇控制器通过金手指与主板通信连接，可以对pcie外接卡进行散热。
46.本实用新型技术方案中还包括总线切换芯片、温度传感器，可以对pcie外接卡的温度进行实时或定期监控。
47.实施例二
48.如图3所示，本实用新型还提供了一种支持热插拔的pcie转接装置，包括实施例一中的一种支持热插拔的pcie x32通道的riser卡、主板以及pcie外接卡，pcie外接卡通过设置于riser卡上的pcie插槽、设置于riser卡上的金手指、设置于主板上的连接器(sff连接器，型号为sff 1002 280)与主板通信连接。
49.其中，pcie插槽包括第一pcie插槽以及第二pcie插槽，第一pcie插槽与第一pcie外接卡通信连接，第二pcie插槽与第二pcie外接卡通信连接，第一pcie插槽、第二pcie插槽的带宽均为x16。第一pcie插槽即为top pcie插槽，第二pcie插槽为bottom pcie插槽，第一pcie插槽、第二pcie插槽都是最大支持pcie gen5 x16通道，且支持sw(single width，单倍带宽)和dw(double width，双倍带宽)，满足不同pcie外接设备(即pcie外接卡)需求。第一pcie插槽以及第二pcie插槽分别直接与io扩展芯片或热插拔控制器通信连接。
50.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。