一种跨电源信号管理总线

文档序号:490308 发布日期:2022-01-04 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 一种跨电源信号管理总线 (Cross-power signal management bus ) 是由 石波 于 2021-09-30 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种跨电源信号管理总线,包括:第一信号支路和第二信号支路,所述第一信号支路包括第一光耦合器,所述第二信号支路包括第二光耦合器;第一信号支路和第二信号支路的输入端均连接第一器件的信号端口和电平端口,第一信号支路和第二信号支路的输出端均连接第二器件的信号端口和电平端口。本发明可有效解决当前使用mosfet器件进行电平转换得速率慢得问题。(The invention provides a cross-power signal management bus, comprising: the optical coupler comprises a first signal branch and a second signal branch, wherein the first signal branch comprises a first optical coupler, and the second signal branch comprises a second optical coupler; the input ends of the first signal branch and the second signal branch are connected with the signal port and the level port of the first device, and the output ends of the first signal branch and the second signal branch are connected with the signal port and the level port of the second device. The invention can effectively solve the problem that the current mosfet device is used for carrying out level conversion with low rate.)

一种跨电源信号管理总线

技术领域

本发明属于服务器技术领域,具体涉及一种跨电源信号管理总线。

背景技术

随着服务器系统架构的扩充升级,系统板卡、器件种类日益增多,导致系统电源种类越来越多,板卡器件间的互连越来越复杂,系统管理需求越发严苛,这就造成各管理总线拓扑越发困难,走线布线规则要求升级,信号质量要求更加严格,对信号的传输及多板多系统间的隔离也需更加重视。之前的各种管理总线在跨板级联传输上没有做严格的信号链路处理,在多电平跨接板间通信或同一电平不同源的通信链路上会出现各种各样的问题,尤其在需要高速率传输的情况下,会通信失败,电气特性表现为板间漏电,欠压,信号波动幅度大,电平丢失等情况,严重影响服务器系统的管理和监测。

当前得服务器系统,存在多电源供电,多板卡独立上电,多电平驱动等复杂情况,导致管理总线信号拓扑面临电源域得跨接,这就需要进行电平转换和隔离。现有的信号管理总线采用MOS管进行不同板卡器件的电平转换,不同电源间信号的逻辑电平转换得以处理,可以解决漏电、欠压等情况,但有一个很严重的问题是没法满足较高速率传输的需要,速率高的情况下高低电平转换速度跟不上。

发明内容

针对现有技术的上述不足,本发明提供一种跨电源信号管理总线,以解决上述技术问题。

本发明提供一种跨电源信号管理总线,包括:第一信号支路和第二信号支路,所述第一信号支路包括第一光耦合器,所述第二信号支路包括第二光耦合器;第一信号支路和第二信号支路的输入端均连接第一器件的信号端口和电平端口,第一信号支路和第二信号支路的输出端均连接第二器件的信号端口和电平端口。

进一步的,第一信号支路包括依次串联的第一光耦合器和第一三极管正反馈驱动电路,第二信号支路包括依次串联的第二光耦合器和第二三极管正反馈驱动电路。

进一步的,第一光耦合器的第一引脚连接第一器件的电平端口,第一光耦合器的第二引脚连接第一信号输入端;第一光耦合器的第三引脚连接第一三极管的基极,第一光耦合器的第三引脚经电阻接地;第一光耦合器的第四引脚经第一电阻连接第一信号输出端,第一光耦合器的第四引脚还连接第二器件的电平端口;第一三极管的发射极接地,第一三极管的集电极连接第一信号输出端。

进一步的,第二光耦合器的第一引脚连接第一器件的电平端口,第二光耦合器的第二引脚连接第二信号输入端;第二光耦合器的第三引脚连接第二三极管的基极,第二光耦合器的第三引脚经电阻接地;第二光耦合器的第四引脚经第二电阻连接第二信号输出端,第二光耦合器的第四引脚还连接第二器件的电平端口;第二三极管的发射极接地,第二三极管的集电极连接第二信号输出端。

进一步的,第一三极管为NPN型三极管。

进一步的,第二三极管为NPN型三极管。

进一步的,所述第一器件为第二器件的上级拓扑节点。

进一步的,第一器件的电平端口与第二器件的电平端口的电平值不同。

本发明的有益效果在于,

本发明提供的跨电源信号管理总线,通过设置两条具有光耦合器的信号支路,即第一信号支路和第二信号支路,第一信号支路包括第一光耦合器,第二信号支路包括第二光耦合器;第一信号支路和第二信号支路的输入端均连接第一器件的信号端口和电平端口,第一信号支路和第二信号支路的输出端均连接第二器件的信号端口和电平端口,首先,输入电平下得通信信号(SIG1、SIG2)通过光耦S1/S2转换进入输出电平域,这时转换速率由光耦切换速度决定,可以满足高低电平转换速度需求,同时利用三极管正反馈电路驱动高速光耦器件,进一步提高电平转换速率,可有效解决当前使用mosfet器件进行电平转换得速率慢得问题。

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

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。

图1是本申请一个实施例的跨电源信号管理总线的结构示意图。

图2是本申请一个实施例的跨电源信号管理总线的光耦合器的引脚示意图。

图3是本申请一个实施例的服务器器件拓扑结构示意图。

具体实施方式

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。

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。

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。

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。

BMC,执行伺服器远端管理控制器,英文全称为Baseboard ManagementController.为基板管理控制器。它可以在机器未开机的状态下,对机器进行固件升级、查看机器设备、等一些操作。在BMC中完全实现IPMI功能需要一个功能强大的16位元或32位元微控制器以及用于数据储存的RAM、用于非挥发性数据储存的快闪记忆体和韧体,在安全远程重启、安全重新上电、LAN警告和系统健康监视方面能提供基本的远程可管理性。除了基本的IPMI功能和系统工作监视功能外,通过利用2个快闪记忆体之一储存以前的BIOS,mBMC还能实现BIOS快速元件的选择和保护。例如,在远程BIOS升级後系统不能启动时,远程管理人员可以切换回以前工作的BIOS映像来启动系统。一旦BIOS升级後,BIOS映像还能被锁住,可有效防止病毒对它的侵害。

CPU中央处理器(central processing unit,简称CPU)作为计算机系统的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元。

新一代总线接口规范eSPI(Enhanced Serial Peripheral)eSPI总线借鉴和复用了SPI总线的电气时钟规范,但是在协议层使用了全新的定义,所以二者无论是从功能还是从应用上完全是两码事,请大家不要单纯因为名字类似就混淆。除了全面兼容LPC总线的作用和功能外,eSPI总线还把OOB(out of band)的SMBUS和SideBand的GPIO都转化给可以在eSPI Bus上传递的In Band Message,除此以外,还可以和chipset实时共享flash。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

请参考图1和图2,本实施例提供一种跨电源信号管理总线,包括:第一信号支路和第二信号支路,第一信号支路包括依次串联的第一光耦合器S1和第一三极管Q1正反馈驱动电路,第二信号支路包括依次串联的第二光耦合器S2和第二三极管Q2正反馈驱动电路。第一光耦合器S1的第一引脚连接第一器件的电平端口,第一光耦合器S1的第二引脚连接第一信号输入端;第一光耦合器S1的第三引脚连接第一三极管Q1的基极,第一光耦合器S1的第三引脚经电阻接地;第一光耦合器S1的第四引脚经第一电阻连接第一信号输出端,第一光耦合器S1的第四引脚还连接第二器件的电平端口;第一三极管Q1的发射极接地,第一三极管Q1的集电极连接第一信号输出端。第二光耦合器S2的第一引脚连接第一器件的电平端口,第二光耦合器S2的第二引脚连接第二信号输入端;第二光耦合器S2的第三引脚连接第二三极管Q2的基极,第二光耦合器S2的第三引脚经电阻接地;第二光耦合器S2的第四引脚经第二电阻连接第二信号输出端,第二光耦合器S2的第四引脚还连接第二器件的电平端口;第二三极管Q2的发射极接地,第二三极管Q2的集电极连接第二信号输出端。

其中,第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管。

光电耦合元件(Opto-isolator,或optical coupler,缩写为OC),亦称光耦合器或光隔离器以及光电隔离器,简称光耦。光电耦合元件是以光作为媒体来传输电信号的一组装置,其功能是平时维持电信号输入、输出间有良好的隔离作用,需要时可以使电信号通过隔离层的传送方式。光电耦合元件可以在二个不共地的电路之间传递信号,二电路之间即使有高压也不会影响。商用的光电耦合元件其输入对输出的耐压可以到10kV,而电压变化率可以快到10kV/μs。

光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动光发射源,使之发光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件,具有很强的共模抑制能力。所以,它在长线传输资讯中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在电脑数位通信及即时控制中作为信号隔离的界面器件,可以大大增加其工作之可靠性。光耦合器的光发射源一般会是红外线的发光二极管,将电能转换为特定波长的光,在发射源及接收器之间会有封闭式的光通道(也称为电介质通道),接收器是光感测器,感测特定波长的光,可能直接转换成电能量,也可能由此信号调变外部电源提供的电流。接收器可以是光敏电阻、光电二极管、光晶体管、可控硅整流器(SCR)或TRIAC。发光二极管除了发射光之外,也可以作为光感测元件,因此可以用发光二极管作光感测元件,即为对称性双向光耦合器。光耦合的固态继电器其中由有光电二极管的光耦合器来驱动功率开关,一般是一对互补的MOSFET。开槽光学开关包括光发射源及接收器,但其光通道有开口,若其他物体挡住开口,使光无法通过,则接收器产生的信号也会随之变化。光电耦合元件的主要功能之一是要阻隔高电压以及电压暂态,不让这些电路中的电压暂态影响电路的其他部分。以往这类的机能会由隔离变压器实现,利用电感耦合让电流隔离的输入及输出端可以传递讯号。电压器及光电耦合元件是仅有二种提供加强保护的功能,同时保护设备以及使用这些设备的人员。这些设备在物理上只有单一的隔离层,但提供的保护相当于IEC电器等级中,具有双重隔离的Ⅱ类电器。光电耦合元件的安全性、测试及承认受到各国以及国际性标准的规范:IEC60747-5-2,欧洲电工标准化委员会60747-5-2、UL1577及CSAComponentAcceptance Notice#5等。制造商发行的光电耦合元件规格至少需符合其中一项法规标准。

服务器的板卡或器件的拓扑如图3所示,对多系统级联的eSPI来说,总线的主要host端在CPU上,BMC及CPLD又会链接出下一级总线拓扑,每个具有控制逻辑能力的单元都会根据功能应用的不同而随时转换扮演的角色(host/slave),最终监测到sensor、riser的信息。其中,CPU eSPI电平源为3V3_AUX,BMC/CPLD得eSPI电平源为3V3_AUX和P3V3同时存在,RISER和eSPI_MUX得电平为独立得电平转换芯片提供,分别为3V3_riser和3V3_mux。在这种不同板间或不同器件间得eSPI互连情况下,上下级拓扑节点之间采用本实施例提供的跨电源信号管理总线进行互联,例如传感器与CPLD之间,传感器连接跨电源信号管理总线的输入端,相应上级CPLD连接跨电源信号管理总线的输出端,可以完全实现eSPIMbit/s级得通信速率需求。

本实施例提供的跨电源信号管理总线,通过设置两条具有光耦合器的信号支路,即第一信号支路和第二信号支路,第一信号支路包括第一光耦合器,第二信号支路包括第二光耦合器;第一信号支路和第二信号支路的输入端均连接第一器件的信号端口和电平端口,第一信号支路和第二信号支路的输出端均连接第二器件的信号端口和电平端口,首先,输入电平下得通信信号(SIG1、SIG2)通过光耦S1/S2转换进入输出电平域,这时转换速率由光耦切换速度决定,可以满足高低电平转换速度需求,同时利用三极管正反馈电路驱动高速光耦器件,进一步提高电平转换速率,可有效解决当前使用mosfet器件进行电平转换得速率慢得问题。

实施例2

本实施例提供一种跨电源信号管理总线,包括:第一信号支路和第二信号支路,所述第一信号支路包括第一光耦合器,所述第二信号支路包括第二光耦合器;第一信号支路和第二信号支路的输入端均连接第一器件的信号端口和电平端口,第一信号支路和第二信号支路的输出端均连接第二器件的信号端口和电平端口。

相较于现有技术采用MOS管,在现有MOSFET电平转换处理下,不同电源间信号的逻辑电平转换得以处理,可以解决漏电、欠压等情况,但有一个很严重的问题是没法满足较高速率传输的需要,速率高的情况下高低电平转换速度跟不上。本实施例采用光耦合器进行电平转换,电平VCC1下得通信信号(SIG1、SIG2)通过光耦S1/S2转换进入VCC2电平域,这时转换速率由光耦切换速度决定,基本可以达到1Mbit/s。

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。

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