專利名稱：一種uTCA硬件通用平臺(tái)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電信級(jí)的通用硬件平臺(tái)，該平臺(tái)基于uTCA標(biāo)準(zhǔn)，能夠兼容標(biāo)準(zhǔn)的 AMC板卡，降低了硬件成本增加了容量，使其實(shí)用性大大加強(qiáng)的uTCA硬件通用平臺(tái)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為當(dāng)今業(yè)界流行的模塊化硬件平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)一AdvanedTCA標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，uTCA硬件 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)的是網(wǎng)絡(luò)通信、醫(yī)療影像處理、嵌入式控制和軍工等的應(yīng)用，其高帶寬、 模塊化、靈活性及高性價(jià)比等方面的優(yōu)勢(shì)，已被運(yùn)用到更為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，成為當(dāng)今構(gòu)建 高性價(jià)比模塊化標(biāo)準(zhǔn)硬件平臺(tái)的優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)典型的 uTCA 系統(tǒng)包括10 IfeAMC (Advanced Mezzanine Card)模塊、1 或 2 個(gè) MCH(uTCA Carrier Hub)、互連背板以及電源和散熱等模塊。AMC板卡按照其物理尺寸不同 有四種形式單寬全高、單寬半高、雙寬全高、雙寬半高，不過(guò)實(shí)際上因?yàn)槠骷叨瓤臻g散熱 等因素影響，以單寬全高最為常見(jiàn)，其它三種形式的板卡在市面上難覓蹤跡，一般在開(kāi)發(fā)產(chǎn) 品的時(shí)候也不采用這三種方式。雖然uTCA標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)箱的機(jī)械結(jié)構(gòu)并未作出具體的規(guī)定，但是19英寸的機(jī)架已經(jīng) 是電信機(jī)房的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，所以一般的電信設(shè)備都是19英寸寬度。市面上的19英寸uTCA機(jī) 箱也有一些，但是這些產(chǎn)品都使用的是標(biāo)準(zhǔn)的uTCA電源模塊，由于電源模塊占用了槽位， 所以使得這些機(jī)箱只能支持10個(gè)全高尺寸的AMC板卡，雖然使用4個(gè)半高尺寸的AMC板卡 在這些機(jī)箱上面也能達(dá)到12個(gè)AMC板卡的容量。但是因?yàn)锳MC板卡本身就非常緊湊，板上 元器件密度非常高，如果要做成半高尺寸的話一方面元器件高度很難符合要求，另外半高 尺寸的AMC板卡散熱非常困難，所以半高尺寸的AMC板卡市面上非常稀少基本見(jiàn)不到。所 以前期我們購(gòu)買(mǎi)的標(biāo)準(zhǔn)uTCA平臺(tái)只能使用10個(gè)AMC板卡，有兩個(gè)半高尺寸的槽位就這樣 白白浪費(fèi)了不說(shuō)，而且也達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的12個(gè)AMC板卡容量。在標(biāo)準(zhǔn)的uTCA里面AMC 板卡供電都要由電源模塊來(lái)控制，這個(gè)特點(diǎn)使得uTCA系統(tǒng)使用起來(lái)特別麻煩，一般來(lái)說(shuō)電 源只負(fù)責(zé)供電就行了，而在uTCA系統(tǒng)里面，需要電源模塊與MCH、AMC板卡通訊以后才由電 源模塊來(lái)給功能模塊供電，這里面涉及到一些比較繁瑣的IPMI通訊協(xié)議，使得電源模塊非 常復(fù)雜，一般的廠家難于開(kāi)發(fā)；所以有時(shí)候拿來(lái)一個(gè)電源板卡需要較長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試才能讓 AMC板卡供上電；而且不同廠家的電源模塊協(xié)議會(huì)有些不一樣，相互之間兼容性不好，調(diào)試 完一家的電源板卡再用另外一家的電源模塊還得重新調(diào)試，雖然有標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)際的產(chǎn)品各 家并不能完全兼容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種降低uTCA系統(tǒng)成本提高系統(tǒng)容量，增強(qiáng)穩(wěn)定 性和可靠性，提供一種實(shí)用能兼容標(biāo)準(zhǔn)AMC板卡的高帶寬配置靈活的uTCA硬件通用平臺(tái)系 統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種uTCA硬件通用平臺(tái)系統(tǒng)，主體
3是機(jī)箱，在機(jī)箱內(nèi)部包含有兩個(gè)電源模塊，將電源冗余配置的Oring電路模塊，一個(gè)背板， 以及并列安裝在背板上的MCH模塊、ACM模塊和風(fēng)扇散熱單元，其中，所述電源模塊為普通 常用電源模塊，安裝在背板外部。為了提高系統(tǒng)容量，所述ACM模塊1 12塊，12塊全高尺寸ACM板卡可同時(shí)并列 運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)熱插拔功能，所述背板上設(shè)有熱插拔控制電路，與MCH模塊、ACM模塊和 風(fēng)扇散熱單元分別形成一一對(duì)應(yīng)控制關(guān)系。所述熱插拔控制電路包括管理電源熱插拔控制 電路和負(fù)載電源熱插拔控制電路。其中，管理電源熱插拔控制電路中，熱插拔控制器的1極 接地；2極接3. 3V電壓；3極通過(guò)第四電阻R4接3. 3V電壓；4極通過(guò)第三電阻R3接3. 3V 電壓；5極通過(guò)第二電阻R2接3. 3V電壓；6極連接兩路，一路連接管理電源輸出口 2，另一 路通過(guò)第二電容C2接地；7極連接兩路，一路連接管理電源輸出口 1，另一路通過(guò)第一電容 Cl接地；8極通過(guò)第一電阻Rl接3. 3V電壓；負(fù)載電源熱插拔控制電路中，熱插拔控制器的 1極通過(guò)第九電阻R9分為兩路，一路接負(fù)載電源輸出口，另一路經(jīng)過(guò)并聯(lián)的第三電容C3、第 四電容C4后接地；2極連接兩路，一路通過(guò)第七電阻R7接負(fù)載電源輸出口，另一路經(jīng)過(guò)三 極管Ql后接12V電壓；3極連接兩路，一路通過(guò)三極管Ql后接12V電壓，另一路通過(guò)串聯(lián) 的第八電阻R8和第五電容C5后接地；4極接地；5極接12V電壓；6極通過(guò)第六電容C6后 接地；7極通過(guò)第十一電阻Rll后接3. 3V電壓；8極連接兩路，一路通過(guò)第十電阻RlO后接 地，另一路通過(guò)第十二電阻R12后連接熱插拔控制電路。采用上述結(jié)構(gòu)后，其特點(diǎn)是本發(fā)明不采用標(biāo)準(zhǔn)uTCA電源模塊，而采用普通常用 電源模塊，降低系統(tǒng)供電的復(fù)雜性，同時(shí)也降低了成本，使得開(kāi)發(fā)uTCA系統(tǒng)的技術(shù)難度大 大降低；可以支持12個(gè)全高尺寸的AMC板卡，提高了系統(tǒng)容量；背板拓?fù)淇伸`活定制。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例uTCA系統(tǒng)背板的電源供電功能框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例負(fù)載電源部分熱插拔以及控制框圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例管理電源部分熱插拔以及控制框圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例管理電源控制說(shuō)明框圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例負(fù)載電源控制說(shuō)明框圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例管理電源熱插拔控制電路及其控制原理圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例負(fù)載電源熱插拔控制電路及其控制原理圖。
具體實(shí)施例方式圖1所示一種uTCA硬件通用平臺(tái)系統(tǒng)，主體是機(jī)箱，在機(jī)箱內(nèi)部包含有兩個(gè)電源 模塊，將電源冗余配置的Oring電路模塊，一個(gè)背板，以及并列安裝在背板上的MCH模塊、 ACM模塊和風(fēng)扇散熱單元，其中，所述電源模塊為普通常用電源模塊，安裝在背板外部，ACM 模塊1 12塊，12塊全高尺寸ACM板卡可同時(shí)并列運(yùn)行。該系統(tǒng)對(duì)電源模塊的要求為220V AC或者-48VDC輸入，+12V單路輸出，功率為650W，這樣的電源模塊技術(shù)要求比標(biāo)準(zhǔn)的uTCA 電源模塊簡(jiǎn)單很多，市面上也較容易采購(gòu)到，價(jià)格也相對(duì)便宜許多，大大降低了系統(tǒng)成本。AC或者DC輸入電源經(jīng)過(guò)兩個(gè)電源模塊轉(zhuǎn)換后分別輸出12V_1、12V_2，然后這兩種電源經(jīng)過(guò) Oring電路混合成一路12V輸出，該12V為整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)供電。由圖可以看出由于Oring 電路的存在，2個(gè)電源模塊互為冗余備份，其中任何一個(gè)故障并不影響整個(gè)系統(tǒng)的供電。而 且，依據(jù)系統(tǒng)所采用的電源模塊的不同可以使用AC或者DC供電，甚至可以采用AC、DC混合 供電，使用非常方便。圖2所示在經(jīng)過(guò)Oring電路混合以后，背板上設(shè)有熱插拔控制電路，與MCH模塊、 ACM模塊和風(fēng)扇散熱單元分別形成一一對(duì)應(yīng)控制關(guān)系，12V電源直接提供到16個(gè)熱插拔控 制器，該16個(gè)熱插拔控制器分別給2個(gè)MCH模塊、12個(gè)AMC模塊以及前后風(fēng)扇散熱單元提 供電源，這樣該系統(tǒng)的每個(gè)模塊都可以熱插拔，方便更換和維護(hù)。而且該熱插拔控制器都具 有0N/0FF控制，由圖可以看出每個(gè)模塊的12V供電都可以由主MCH進(jìn)行0N/0FF控制，這 樣做的好處是當(dāng)主MCH檢測(cè)到某一個(gè)模塊出現(xiàn)故障可以將其電源關(guān)閉，進(jìn)行下電后上電復(fù) 位，也可以直接將其電源關(guān)閉，讓故障模塊停止工作。圖3所示12V電壓經(jīng)過(guò)背板的DC-DC電源模塊，產(chǎn)生+3. 3V，該+3. 3V為整個(gè)系統(tǒng) 的管理平面提供電源。其原理與12V供電基本一致，每路都支持熱插拔和0N/0FF控制。由 圖可以看出該電源方案非常靈活，而且每個(gè)模塊都支持熱插拔。圖4是本實(shí)施例uTCA系統(tǒng)硬件平臺(tái)管理電源部分控制框圖，當(dāng)MCH模塊或者AMC 模塊插入底板以后，該槽位PS#信號(hào)被拉低，經(jīng)過(guò)反向電路，控制該槽位的熱插拔控制電路 打開(kāi)，這樣該槽位的管理電源就可以上電了，管理平面開(kāi)始工作。另外，當(dāng)某功能模塊管理 層面出現(xiàn)故障時(shí)，主MCH模塊可以通過(guò)10擴(kuò)展將該槽位的管理電源關(guān)閉或者復(fù)位。圖5是本實(shí)施例uTCA系統(tǒng)硬件平臺(tái)負(fù)載電源部分控制框圖，主MCH模塊上電以 后，輪詢查詢各槽位的在位信號(hào)PS#，當(dāng)檢測(cè)到該槽位的PS#被拉低以后，就通過(guò)IPMB總線 與該槽位進(jìn)行通訊，通訊完成以后就通過(guò)10擴(kuò)展器將該槽位的熱插拔控制電路設(shè)置為0N， 該槽位負(fù)載電源就可以上電，業(yè)務(wù)層面就可以開(kāi)始工作了。當(dāng)業(yè)務(wù)層面出現(xiàn)故障時(shí)，主MCH 可以通過(guò)10擴(kuò)展電路將該槽位的負(fù)載電源關(guān)閉。圖6是本發(fā)明實(shí)施例管理電源熱插拔控制電路及其控制原理圖。熱插拔控制器 的1極接地；2極接3. 3V電壓；3極通過(guò)第四電阻R4接3. 3V電壓；4極通過(guò)第三電阻R3接 3. 3V電壓；5極通過(guò)第二電阻R2接3. 3V電壓；6極連接兩路，一路連接管理電源輸出口 2， 另一路通過(guò)第二電容C2接地；7極連接兩路，一路連接管理電源輸出口 1，另一路通過(guò)第一 電容Cl接地；8極通過(guò)第一電阻Rl接3. 3V電壓，管理電源統(tǒng)一為3. 3V，熱插拔控制器可 以處理2路熱插拔，所以在該系統(tǒng)中一共需要7個(gè)這樣的電路來(lái)給2個(gè)MCH模塊以及12個(gè) AMC模塊提供管理電源。圖7是本發(fā)明實(shí)施例負(fù)載電源熱插拔控制電路及其控制原理圖，熱插拔控制器的 1極通過(guò)第九電阻R9分為兩路，一路接負(fù)載電源輸出口，另一路經(jīng)過(guò)并聯(lián)的第三電容C3、第 四電容C4后接地；2極連接兩路，一路通過(guò)第七電阻R7接負(fù)載電源輸出口，另一路經(jīng)過(guò)三 極管Ql后接12V電壓；3極連接兩路，一路通過(guò)三極管Ql后接12V電壓，另一路通過(guò)串聯(lián) 的第八電阻R8和第五電容C5后接地；4極接地；5極接12V電壓；6極通過(guò)第六電容C6后 接地；7極通過(guò)第十一電阻Rll后接3. 3V電壓；8極連接兩路，一路通過(guò)第十電阻RlO后接 地，另一路通過(guò)第十二電阻R12后連接熱插拔控制電路。負(fù)載電源統(tǒng)一為12V，只能處理單 路電源，所以在系統(tǒng)中一共需要16個(gè)這樣的電路來(lái)給2個(gè)MCH模塊、12個(gè)AMC模塊以及2個(gè)風(fēng)扇散熱單元提供負(fù)載電源。業(yè)務(wù)層面的板間信號(hào)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該背板完全支持PCIMG uTCA. 0 Specificationl. 0RC2規(guī)范中推薦的12個(gè)AMC模塊容量的要求，而且不需要使用4個(gè)半高 尺寸的AMC模塊來(lái)達(dá)到此要求，該系統(tǒng)完全支持12個(gè)全高尺寸的AMC模塊。AMC模塊的PortO接到左邊的MCH模塊，AMC模塊的Portl接到右邊的MCH模塊， 這樣構(gòu)成了一個(gè)雙星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在實(shí)際使用中這兩個(gè)Port WkrDes信號(hào)為千兆以太 網(wǎng)，這樣就構(gòu)成了一個(gè)完整的基于千兆以太網(wǎng)的高速互聯(lián)硬件平臺(tái)，12個(gè)AMC模塊可以通 過(guò)千兆以太網(wǎng)進(jìn)行相互之間的數(shù)據(jù)傳輸。另外，對(duì)于AMC模塊的i^at pipe端口也以4路 krDes為一組，連接到了 MCH模塊上面，這里可以用于RapidIO或者PCIe等高速數(shù)據(jù)傳輸 用途。對(duì)i^at pipe拓?fù)涞奶幚聿灰欢ㄒ彩请p星結(jié)構(gòu)，如果系統(tǒng)不需要這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可 以進(jìn)行自定義互聯(lián)拓?fù)湟詫?shí)現(xiàn)不同的功能。對(duì)于需要時(shí)鐘同步的系統(tǒng)，12個(gè)AMC模塊也可以通過(guò)雙星型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從MCH獲 取時(shí)鐘，保證各AMC模塊功能模塊能夠做到精確的時(shí)鐘同步。本發(fā)明不采用標(biāo)準(zhǔn)的uTCA電 源板卡，而改成比較常見(jiàn)的模塊電源，使得電源管理更加簡(jiǎn)單，降低了系統(tǒng)關(guān)聯(lián)不大的管理 層面開(kāi)發(fā)難度及成本，支持雙MCH模塊主從備份，增強(qiáng)可靠性，支持12個(gè)滿配置的全高尺寸 的AMC模塊，提高了系統(tǒng)容量。
權(quán)利要求
1.一種uTCA硬件通用平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于主體是機(jī)箱，在機(jī)箱內(nèi)部包含有兩個(gè)電 源模塊，將電源冗余配置的Oring電路模塊，一個(gè)背板，以及并列安裝在背板上的MCH模塊、 ACM模塊和風(fēng)扇散熱單元，其中，所述電源模塊為普通常用電源模塊，安裝在背板外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的uTCA硬件通用平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是所述ACM模塊1 12 塊，12塊全高尺寸ACM板卡可同時(shí)并列運(yùn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的uTCA硬件通用平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是所述背板上設(shè)有熱插拔 控制電路，與MCH模塊、ACM模塊和風(fēng)扇散熱單元分別形成一一對(duì)應(yīng)控制關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的uTC硬件通用平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是所述熱插拔控制電路包 括管理電源熱插拔控制電路和負(fù)載電源熱插拔控制電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的uTCA硬件通用平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是所述管理電源熱插拔控 制電路中，熱插拔控制器的1極接地；2極接3. 3V電壓；3極通過(guò)第四電阻(R4)接3. 3V電 壓；4極通過(guò)第三電阻(舊)接3. 3V電壓；5極通過(guò)第二電阻(似)接3. 3V電壓；6極連接兩 路，一路連接管理電源輸出口 2，另一路通過(guò)第二電容(以)接地；7極連接兩路，一路連接管 理電源輸出口 1，另一路通過(guò)第一電容(Cl)接地；8極通過(guò)第一電阻(Rl)接3. 3V電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的uTCA硬件通用平臺(tái)系統(tǒng)，其特征是所述負(fù)載電源熱插拔控 制電路中，熱插拔控制器的1極通過(guò)第九電阻(R9)分為兩路，一路接負(fù)載電源輸出口，另 一路經(jīng)過(guò)并聯(lián)的第三電容(C3)、第四電容(C4)后接地；2極連接兩路，一路通過(guò)第七電阻 (R7)接負(fù)載電源輸出口，另一路經(jīng)過(guò)三極管Oil)后接12V電壓；3極連接兩路，一路通過(guò)三 極管Oil)后接12V電壓，另一路通過(guò)串聯(lián)的第八電阻(R8)和第五電容(( )后接地；4極接 地；5極接12V電壓；6極通過(guò)第六電容(C6)后接地；7極通過(guò)第十一電阻(Rll)后接3. 3V 電壓；8極連接兩路，一路通過(guò)第十電阻(RlO)后接地，另一路通過(guò)第十二電阻(R12)后連 接熱插拔控制電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種uTCA硬件通用平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于主體是機(jī)箱，在機(jī)箱內(nèi)部包含有兩個(gè)電源模塊，將電源冗余配置的Oring電路模塊，一個(gè)背板，以及并列安裝在背板上的MCH模塊、ACM模塊和風(fēng)扇散熱單元，其中，所述電源模塊為普通常用電源模塊，安裝在背板外部。所述ACM模塊1～12塊，12塊全高尺寸ACM板卡可同時(shí)并列運(yùn)行，背板上設(shè)有熱插拔控制電路，與MCH板塊、ACM板塊和風(fēng)扇散熱單元分別形成一一對(duì)應(yīng)控制關(guān)系。不采用標(biāo)準(zhǔn)的uTCA電源板卡，而改成比較常見(jiàn)的模塊電源，使得電源管理更加簡(jiǎn)單，降低了系統(tǒng)關(guān)聯(lián)不大的管理層面開(kāi)發(fā)難度及成本，支持雙MCH模塊主從備份，增強(qiáng)可靠性，支持12個(gè)滿配置的全高尺寸的AMC模塊，提高了系統(tǒng)容量。
文檔編號(hào)G06F1/16GK102073348SQ20111002513
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者楊秀云, 王皓, 荊亞新, 陳衛(wèi)明, 陳紅 申請(qǐng)人:蘇州新海宜通信科技股份有限公司