專利名稱：熱插拔磁盤(pán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是采用先進(jìn)SCA-2接口規(guī)范的通用標(biāo)準(zhǔn)五寸計(jì)算機(jī)磁盤(pán)熱插拔設(shè)備，是服務(wù)器、磁盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)、高檔PC、工作站等的標(biāo)準(zhǔn)配件，適合于金融、證券、郵電、軍工、企業(yè)、教育、個(gè)人等各行各業(yè)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用。
隨著網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用，服務(wù)器市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)，對(duì)大容量高速存儲(chǔ)技術(shù)和產(chǎn)品的需求越來(lái)越大。而對(duì)于存儲(chǔ)產(chǎn)品中的主流技術(shù)磁盤(pán)陣列來(lái)說(shuō)，熱插拔磁盤(pán)應(yīng)該是不容爭(zhēng)議的必然之選。目前對(duì)于熱插拔磁盤(pán)的應(yīng)用有兩種解決方案一種是使用SCA-2接口的SCSI硬盤(pán)，采用專門(mén)設(shè)計(jì)的帶SCA-2接口的SCSI背板，由于結(jié)構(gòu)形式各異，只針對(duì)特定的機(jī)箱設(shè)計(jì)，缺乏通用性，故成本很高，價(jià)格昂貴，但性能及可靠性都很好，多為高檔服務(wù)器所采用；另一種是使用普通SCSI接口的硬盤(pán)，采用被稱為“MOBILE RACK”的活動(dòng)硬盤(pán)盒裝載硬盤(pán)，大小如光驅(qū)，可裝于標(biāo)準(zhǔn)5寸托架上；由于通用性好，適用于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，故價(jià)格便宜，目前大多數(shù)磁盤(pán)陣列及中小型服務(wù)器均采用此方案。但此種方式缺陷也是非常明顯的電接點(diǎn)多導(dǎo)致可靠性不高；結(jié)構(gòu)緊閉導(dǎo)致散熱差；內(nèi)部線纜長(zhǎng)導(dǎo)致傳輸性能不佳、硬盤(pán)更換麻煩等等。
發(fā)明人長(zhǎng)期以來(lái)一直致力于服務(wù)器類產(chǎn)品的研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)，對(duì)于RAID技術(shù)和熱插拔磁盤(pán)技術(shù)也做了大量的研究和實(shí)踐，了解到國(guó)際先進(jìn)的SCA-2接口是SCSI磁盤(pán)接口的發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)各類不同應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)磁盤(pán)擴(kuò)展的要求差別很大，而又鑒于國(guó)內(nèi)沒(méi)有此類配套的磁盤(pán)熱插拔產(chǎn)品的現(xiàn)狀，我們開(kāi)發(fā)了系列熱插拔磁盤(pán)裝置。本實(shí)用新型是兼顧以上兩種應(yīng)用方式優(yōu)點(diǎn)的產(chǎn)品，可以說(shuō)是一種創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思路。首先，它采用標(biāo)準(zhǔn)的SCA-2接口，使用SCA-2熱插拔硬盤(pán)，保證了可靠性及性能。其次，它的外型尺寸嚴(yán)格按兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)5寸托架的空間大小設(shè)計(jì)，可在具有兩個(gè)或兩個(gè)以上標(biāo)準(zhǔn)5寸槽位的任何機(jī)箱中安裝，在一個(gè)熱插拔架模塊中可插入三個(gè)SCA-2接口硬盤(pán)，適應(yīng)性極廣。
熱插拔磁盤(pán)裝置使用SCA-2接口規(guī)范，含有3個(gè)SCA-2接口、2個(gè)68PINVHDCI接口，為應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活的配置，是通用的磁盤(pán)熱插拔產(chǎn)品。其主要特點(diǎn)如下1.熱插拔磁盤(pán)裝置外形尺寸為146mm×85mm×212mm，可裝在具有2個(gè)或2個(gè)以上標(biāo)準(zhǔn)5寸槽位的機(jī)箱中。在每個(gè)插拔架中可裝入3個(gè)磁盤(pán)，且可堆疊。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)具匠新，減小磁盤(pán)占用空間，使系統(tǒng)的磁盤(pán)擴(kuò)展能力更具彈性。
2.金屬滑軌、滑槽式設(shè)計(jì)，配合后部60mm風(fēng)扇，可獲得最佳的散熱效果。
3.整體結(jié)構(gòu)采用全金屬框架，可輕易滿足EMI要求。
4.可開(kāi)啟式側(cè)板的設(shè)計(jì)，不僅使得擴(kuò)展安裝變得簡(jiǎn)便，而且也增加了電路板的擴(kuò)展功能，使得整個(gè)框體的電氣性能得到進(jìn)一步加強(qiáng)(參見(jiàn)

圖1中4所示)。
注圖1框架示意圖中1為主殼體，2為前板指示燈和系統(tǒng)復(fù)位按鈕安裝孔，3為硬盤(pán)導(dǎo)槽，4為可開(kāi)啟式側(cè)板，5為SCA-2接口槽。
5.全塑硬盤(pán)檔板與手柄的設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品更新穎、美觀(參見(jiàn)圖2中6所示)。
注圖2外觀圖中6為硬盤(pán)檔板，7為指示面板。
6.采用標(biāo)準(zhǔn)SCA-2接口的硬盤(pán)，可非常方便地直接進(jìn)行插拔；硬盤(pán)導(dǎo)軌上的手柄采用雙凸點(diǎn)設(shè)計(jì)，有效減小插拔力，且使接口定位準(zhǔn)確。
7.與硬盤(pán)接口的電路背板設(shè)計(jì)為ULTRA-2(即LVD方式)，可支持的最大傳輸率達(dá)80 MB/S。板上內(nèi)建LVD/SE多模式終結(jié)器，可自動(dòng)識(shí)別總線的工作模式并選擇相應(yīng)的終結(jié)方式，保證向前兼容。
8.可擴(kuò)展連接，每個(gè)通道可連接15個(gè)磁盤(pán)。
9.內(nèi)建有環(huán)境監(jiān)視電路，可對(duì)風(fēng)扇狀況進(jìn)行監(jiān)視，如有異常則立即鳴叫報(bào)警；同時(shí)也一直實(shí)時(shí)測(cè)量架內(nèi)的溫度，一旦超過(guò)設(shè)定的溫度范圍，則也立即報(bào)警。
本實(shí)用新型熱插拔磁盤(pán)裝置電路主要分三大部分SCSI BUS傳輸電路(圖3)，SCSI BUS終結(jié)電路(圖4)，系統(tǒng)監(jiān)視電路(圖5)。有兩塊電路板前板和后板。后板基本包括所有功能，而前板主要是系統(tǒng)監(jiān)視電路的指示部分。下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明圖3為SCSI BUS傳輸電路圖，此部分線路完全按照SCSI-3規(guī)范來(lái)設(shè)計(jì)，提供3個(gè)ULTRA2 LVD WIDE SCSI硬盤(pán)的連接，外加硬盤(pán)設(shè)備啟動(dòng)控制及硬盤(pán)ID號(hào)選擇。電路圖見(jiàn)圖3。總線接口選用標(biāo)準(zhǔn)68PIN SCSI板上型D型插座，共有兩只(即P1和P2)。P1為引入，P2為引出(作模塊級(jí)聯(lián)用)。(器件選用美國(guó)AMP公司產(chǎn)品，產(chǎn)品編號(hào)為174681-7)。
硬盤(pán)接口有3只，選用標(biāo)準(zhǔn)SCA-2插座。插座本身的觸點(diǎn)設(shè)計(jì)可保證硬盤(pán)的正常熱插拔。(為保證產(chǎn)品熱插拔性能，也選用美國(guó)AMP公司產(chǎn)品，產(chǎn)品編號(hào)為787596-3)。
硬盤(pán)啟動(dòng)控制采用跳線選擇，每只硬盤(pán)使用兩組跳線，控制三種狀態(tài)NORMAL(缺省)、REMOTE及DELAY。見(jiàn)圖3中的J1。
硬盤(pán)ID號(hào)選擇采用DIP開(kāi)關(guān)，每只硬盤(pán)使用4只開(kāi)關(guān)，控制相應(yīng)硬盤(pán)上的4根ID線。見(jiàn)圖3中的J3。
圖4為CSI BUS終結(jié)電路圖，SCSI BUS終結(jié)電路是在SCSI總線的物理兩端，吸收SCSI信號(hào)，以防止SCSI信號(hào)(頻率很高)從頂端返回干擾正常SCSI信號(hào)傳輸，故終結(jié)器的性能直接影響到SCSI系統(tǒng)的傳輸性能，特別是對(duì)于具有80MB/s傳輸率的ULTRA2 LVD WIDE SCSI而言。
我們選用DALLAS SEMICONDUCTOR公司的ULTRA2 LVD/SE SCSI終結(jié)芯片DS2118M作為系統(tǒng)的終結(jié)電路。
SCSI共有18根數(shù)據(jù)線和9根控制線共計(jì)27根線對(duì)需要終結(jié)，DS2118M每隊(duì)片可提供9個(gè)線對(duì)的終結(jié)，故使用三片芯片，見(jiàn)圖4中U1，U2，U3。
DS2118M為L(zhǎng)VD/SE(低電壓差分/單端)終結(jié)電路，可作多模式終結(jié)操作。
即當(dāng)總線上只有LVD設(shè)備時(shí)執(zhí)行LVD終結(jié)；而當(dāng)總線上有SE設(shè)備時(shí)將執(zhí)行SE終結(jié)。操作的轉(zhuǎn)換由芯片DIFF-CAP腳檢測(cè)總線上DIFFSENS線的電壓來(lái)決定電壓在-035V～0.5V之間時(shí)為SE狀態(tài)；在0.7V～1.9V之間時(shí)為L(zhǎng)VD狀態(tài)。DS2118M的36腳為電源腳，接至SCSI總線的TEMPWR線取得供電。17腳(ISO)為隔離腳，當(dāng)其接電源正端時(shí)所有終結(jié)腳與總線隔離開(kāi)；圖中J5即為終結(jié)功能允許/禁止跳線。
圖5為系統(tǒng)監(jiān)控電路圖，系統(tǒng)監(jiān)控部分主要完成風(fēng)扇及溫度監(jiān)視功能。圖6為前板電路圖，主要完成系統(tǒng)狀態(tài)顯示功能?！耧L(fēng)扇監(jiān)視系統(tǒng)降溫用風(fēng)扇選用1個(gè)規(guī)格為60mm的DC12V直流風(fēng)扇，裝于背板后部。風(fēng)扇功率為2.4W，電流為0.18A。J6-2為風(fēng)扇接入點(diǎn)，R23及R3在風(fēng)扇供電回路中取樣，取樣電壓(正常時(shí)為0.70V)送入比較器U4A正端與U4B負(fù)端進(jìn)行監(jiān)視；通過(guò)R4，R5，R6的分壓確定U4A的正端電壓為0.79V，U4B的負(fù)端電壓為0.51V。正常情況下，U4A與U4B均無(wú)輸出。(見(jiàn)圖5)如果風(fēng)扇阻死或卡死，電流上升，則取樣電壓升至0.8V以上，U4A正端電壓高于負(fù)端電壓，輸出電壓至Q1(3904)基極，使Q1導(dǎo)通，蜂鳴器LS1鳴叫。如果風(fēng)扇斷路，電流下降，則取樣電壓降至0.5V以下，U4B正端電壓高于負(fù)端電壓，輸出電壓至Q1基極，同樣使Q1導(dǎo)通，LS1鳴叫?！駵囟缺O(jiān)視見(jiàn)圖5。RT1為熱敏電阻UE1401，負(fù)溫度系數(shù)100K，根據(jù)其溫度特性曲線，35℃時(shí)56K，45℃時(shí)39K，55℃時(shí)20K。
RT1與R14分壓后電壓值送入比較器U4C負(fù)端，而R10，R11，R12依跳線選取其一與R13分壓作為U4C正端電壓；以R11(39K，表明溫度報(bào)警閥值為45℃)為例，當(dāng)溫度高于45℃時(shí)，RT1阻值小于39K，導(dǎo)致U4C負(fù)端電壓小于正端，U4C輸出電壓，驅(qū)動(dòng)Q1導(dǎo)通，LS1鳴叫。通過(guò)R10，R11，R12的選擇，可選擇35℃，45℃，55℃三檔溫度報(bào)警門(mén)限。
另外，Q1處的晶閘管T1(BT169D)起復(fù)位作用；當(dāng)LS1鳴叫后，按下復(fù)位鈕SW1，T1導(dǎo)通，使Q1截止，LS1停止鳴叫。●狀態(tài)顯示見(jiàn)圖6。這是該實(shí)用新型的前板電路，裝于模塊可折卸側(cè)門(mén)中，指示燈、復(fù)位鈕及硬盤(pán)燈均在上面。LED2～4三只單色發(fā)光二極管分別指示三只硬盤(pán)的工作狀態(tài)，信號(hào)驅(qū)動(dòng)直接來(lái)自硬盤(pán)上相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線。SW為前述的報(bào)警復(fù)位開(kāi)關(guān)。D1為雙色發(fā)光管，正常時(shí)發(fā)綠光，報(bào)警時(shí)發(fā)紅光。
正常情況下，見(jiàn)圖5，Q3(3904)導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)POWLED，使LED1發(fā)綠光；出現(xiàn)報(bào)警時(shí)(溫度或風(fēng)扇問(wèn)題，如前述)，Q4導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)ALMLED(Red)使LED1發(fā)紅光，同時(shí)使Q3截止，POWLED(Green)腳停止驅(qū)動(dòng)。
本實(shí)用新型的后板為6層板，板厚2mm，材料為FR-4，線寬6mil，大小為144×83mm。前板為兩層板，材料為FR-4，大小101×24.1mm。后板與前板之間以12芯電纜相連，接頭為IDC頭。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與效果1.高性能總線規(guī)范采用Ultra wide SCSI/Ultra 2 SCSI(LVD)，傳輸率最大可達(dá)80 MB/S，硬盤(pán)接口采用世界領(lǐng)先的SCA-2接口。2.可靠性1)該產(chǎn)品允許用戶在每個(gè)架中裝入3個(gè)磁盤(pán)，允許在工作狀態(tài)下增加或更換磁盤(pán)，可靠性極高。
2)內(nèi)建有環(huán)境監(jiān)視電路使用戶可隨時(shí)觀察系統(tǒng)的運(yùn)作狀況或由監(jiān)控電路向用戶報(bào)告。
3)配備的風(fēng)扇極大的改善了散熱狀況，特別適合高轉(zhuǎn)速硬盤(pán)的散熱。3.易操作性1)用戶只須簡(jiǎn)單的把SCSI硬盤(pán)拔出、插入就可完成SCSI硬盤(pán)的全部配置，大大簡(jiǎn)化SCSI硬盤(pán)的替換過(guò)程，就是一般的普通用戶也可獨(dú)立完成。
2)磁盤(pán)裝置能自動(dòng)判斷硬盤(pán)是否需要終結(jié)，并自動(dòng)打開(kāi)/關(guān)閉終結(jié)電路。4.可擴(kuò)展性1)熱插拔磁盤(pán)裝置可擴(kuò)展性連接，使每個(gè)通道的硬盤(pán)數(shù)高達(dá)到15個(gè)，拓寬了服務(wù)器的磁盤(pán)擴(kuò)展能力。
2)該熱插拔磁盤(pán)裝置在二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的5英寸設(shè)備空間中裝入3個(gè)SCSI硬盤(pán)，適用于各種不同的機(jī)型，也滿足了不同系統(tǒng)的應(yīng)用。5.性價(jià)比該熱插拔磁盤(pán)裝置以其優(yōu)異的性能和相對(duì)低廉的價(jià)格不僅為大量中小型服務(wù)器、磁盤(pán)陣列柜的制造商提供了構(gòu)建磁盤(pán)陣列的高性價(jià)比解決方案，還使得工作站及高檔PC有條件配置磁盤(pán)陣列，另外也使大量在用的無(wú)磁盤(pán)陣列服務(wù)器，有了輕松增加陣列的升級(jí)途徑。
本實(shí)用新型的附圖共6張圖1本實(shí)用新型框架示意圖。
圖2本實(shí)用新型外觀圖。
圖3本實(shí)用新型傳輸電路圖。
圖4本實(shí)用新型終結(jié)電路圖。
圖5本實(shí)用新型系統(tǒng)監(jiān)視電路圖。
圖6本實(shí)用新型前板電路圖。
圖1中1為主殼體，2為前板指示燈和系統(tǒng)復(fù)位按鈕安裝孔，3為硬盤(pán)導(dǎo)槽4為可開(kāi)啟式側(cè)板，5為SCA-2接口槽。
圖2中6為硬盤(pán)檔板，7為指示面板。
權(quán)利要求1.一種屬于計(jì)算機(jī)磁盤(pán)熱插拔系統(tǒng)，能夠帶電插拔硬盤(pán)且保證數(shù)據(jù)不丟失的熱插拔磁盤(pán)裝置，其特征是采用標(biāo)準(zhǔn)SCA-2硬盤(pán)接口，全塑膠手柄設(shè)計(jì)，自帶LVD終結(jié)電路，標(biāo)準(zhǔn)五寸設(shè)備規(guī)格，可堆疊，金屬滑軌、滑槽，后背裝有60mm風(fēng)扇，側(cè)板可開(kāi)啟，內(nèi)建實(shí)時(shí)監(jiān)控電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱插拔磁盤(pán)裝置，其特征是采用標(biāo)準(zhǔn)SCA-2接口的硬盤(pán)，可支持的最大傳輸率達(dá)80 MB/S；硬盤(pán)導(dǎo)軌上的手柄為全塑膠手柄，帶有鎖定機(jī)構(gòu)，采用雙凸點(diǎn)設(shè)計(jì)，有效減小拔插力，且使接口定位準(zhǔn)確；板上內(nèi)建LVD/SE多模式終結(jié)器，可自動(dòng)識(shí)別總線的工作模式并選擇相應(yīng)的終結(jié)方式，保證向前兼容；標(biāo)準(zhǔn)的五寸設(shè)備規(guī)格，在每個(gè)架中可裝入3個(gè)磁盤(pán)，可擴(kuò)展連接，每個(gè)通道可連接15個(gè)磁盤(pán)；金屬滑軌、滑槽式設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)采用全金屬框架；后背裝有60mm風(fēng)扇。
專利摘要一種屬于計(jì)算機(jī)磁盤(pán)熱插拔裝置,能夠帶電插拔硬盤(pán)且保證數(shù)據(jù)不丟失的MRD23熱插拔磁盤(pán)架,每個(gè)架中裝3個(gè)硬盤(pán),可在具有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)5寸槽位的任何機(jī)箱中安裝。采用標(biāo)準(zhǔn)SCA－2硬盤(pán)接口,自帶LVD終結(jié)電路。金屬滑軌、滑槽,配合后背60mm風(fēng)扇,可獲最佳散熱效果。全塑膠手柄,側(cè)板為可開(kāi)啟式。內(nèi)建實(shí)時(shí)監(jiān)控電路,遇異常會(huì)立即鳴叫報(bào)警?？勺鳛榉?wù)器、磁盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)、高檔PC、工作站的標(biāo)準(zhǔn)配件,適合于金融、證券、郵電等各行各業(yè)。
文檔編號(hào)G06F1/16GK2411505SQ0020091
公開(kāi)日2000年12月20日 申請(qǐng)日期2000年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月19日
發(fā)明者劉曉露, 王雍, 凌絮東, 吳金洪, 周云輝, 趙琳 申請(qǐng)人:北京五礦騰龍信息技術(shù)有限公司