CN112685342A - 一种存储盘可插拔的vpx存储控制模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，包括基于VPX的主板和存储盘；所述主板上设置有核心处理器和第一SATA接口；所述第一SATA接口连接于所述核心处理器；所述存储盘包括多个独立的固态存储通道，每个所述固态存储通道各提供一个第二SATA接口；各所述第二SATA接口均通过电连接器与所述第一SATA接口进行互联本发明提出的技术方案中，将存储盘设置第二SATA接口，将主板设置第一SATA接口，通过电连接器将第一SATA接口和第二SATA接口进行可拔插连接，从而使得存储盘能够单独从VPX存储控制模块中拔出。
Description
技术领域
本发明涉及VPX存储技术领域，具体涉及一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块。
背景技术
随着总线技术的发展，VPX高速串行总线I/O技术运用得越来越广泛， VPX***架构提供很高的数据传输速率，很快的数据采样率，以及视频、图像处理要求的很强的互连性能，VPX总线已经被广泛地运用在各种架构的嵌入式硬件平台上，比如雷达信号处理、航空领域的高速互连等。现在很多单位使用VPX机箱来进行高性能处理***的构建，提高***的传输性能和稳定性以及大容量数据的运算处理能力，***采用多块板卡并行处理，各板卡通过VPX背板实现内部数据交互，进行内部数据连通，保证高的传输带宽、高的可靠性。
现在常用的VPX存储控制模块的存储盘是嵌入在VPX存储控制模块内。传统的VPX存储控制模块获取存储盘内数据的方法主要包括2种。
其一，当VPX机箱在工作，不允许将VPX存储控制模块从VPX机箱内拔出时，此时如果要获取到存储盘内内的数据，需要用到千兆网或万兆网，将存储盘内的数据传到上位机；但如果存储盘内的数据比较大时，数据的传输时间会比较长；
其二，当VPX存储控制模块可以从机箱内拔出，即不需要利VPX机箱的环境读取存储盘内的数据时，此时即可将整个VPX存储控制模块从VPX 机箱中取出，取出后单独读取存储盘内的数据；但携带整个VPX存储控制模块是非常不方便的，且需要为VPX存储控制模块准备一套数据读取环境，这套数据读取环境同样需要有千兆网或万兆网接口，以实现将存储盘内的数据上传数据到上位机。
但是上述2种方法仍然存在缺陷：即均要求VPX存储控制模块和存储盘始终连接，所以存储盘不能单独从VPX存储控制模块中拔出。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，旨在解决现有的VPX存储控制模块中存储盘不能单独从VPX存储控制模块中拔出的问题。
本发明提出的技术方案为：
一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，包括基于VPX的主板和存储盘；所述主板上设置有核心处理器和第一SATA接口；所述第一SATA接口连接于所述核心处理器；
所述存储盘包括多个独立的固态存储通道，每个所述固态存储通道各提供一个第二SATA接口；各所述第二SATA接口均通过电连接器与所述第一 SATA接口进行互联。
优选的，所述主板还包括VPX连接器；所述VPX连接器用于接入VPX 背板；所述核心处理器包括PL端和PS端；所述PL端通过IP核与所述第一 SATA接口连接；所述PL端还通过光模块及万兆网与所述VPX连接器连接；所述PL端还通过64位接口连接有第一DDR3存储单元。
优选的，所述主板上还设置有队列串行***接口、内嵌式存储器、第二 DDR3存储单元、调试接口和LED状态指示灯；
所述队列串行***接口、所述调试接口和所述LED状态指示灯均连接于所述核心处理器；所述内嵌式存储器通过内嵌式存储器标准接口连接于所述 PS端；所述第二DDR3存储单元通过64位接口连接于所述PS端。
优选的，所述PS端还通过SPI接口连接有SPI存储器；所述PS端还通过吉比特介质独立接口及88E1111接口电路连接有RJ45网络接口；所述PS 端还通过吉比特介质独立接口、88E1111接口电路、HX5020L接口电路及千兆以太网连接于所述VPX连接器。
优选的，每个所述固态存储通道均包括SATA控制器、闪存颗粒、第三 DDR3存储单元和时钟单元；
所述第二SATA接口、所述闪存颗粒和所述第三DDR3存储单元均连接于所述SATA控制器；所述电连接器为矩形塑料壳体电连接器。
优选的，所述核心处理器包括多个ARM内核；所述核心处理器还设置有多个网络控制器；所述核心处理器还设置有64位DDR3 SDRAM内存控制器或64位DDR4 SDRAM内存控制器；所述核心处理器还设置有高速串行计算机扩展总线接口。
优选的，所述核心处理器还设置有多个USB2.0控制器、多个SD/SDIO 控制器、多个CAN 2.0B总线、多个I2C控制器，以及多个通用异步收发传输器；所述核心处理器还设置有标准的JTAG调试接口。
优选的，所述SATA控制器的接口为SATA Revision 3.0接口；所述闪存颗粒通过所述Flash通道连接于所述SATA控制器；所述闪存颗粒为长江存储的3D型Nand Flash、紫光产品的3D型Nand Flash，或Micron、Intel、Toshiba、 Hynix和Sandisk的2D/3D型NandFlash。
优选的，所述第二SATA接口为SATA Revision 3.0接口。
优选的，所述存储盘包括4个独立的所述固态存储通道；所述第一SATA 接口为4路SATA接口。
通过上述技术方案，能实现以下有益效果：
本发明提出的技术方案中，将存储盘设置第二SATA接口，将主板设置第一SATA接口，通过电连接器将第一SATA接口和第二SATA接口进行可拔插连接，从而使得存储盘能够单独从VPX存储控制模块中拔出，拔出之后的存储盘可直接连接于上位机进行数据传输，且存储盘体积相对VPX存储控制模块更小，易于携带。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块一实施例的功能框图；
图2为本发明提出的一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块一实施例的存储盘的功能框图；
图3为本发明提出的一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块一实施例的 SATA控制器的内部框图；
图4为本发明提出的一种可快速拆卸的VPX存储装置一实施例的***图；
图5为本发明提出的一种存储盘一实施例的***图；
图6为本发明提出的一种存储盘一实施例的楔形锁紧件的结构示意图；
图7为本发明提出的一种可快速拆卸的VPX存储装置一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 110 | 第一壳板 | 120 | 第二壳板 |
| 130 | 存储盘 | 140 | 主板 |
| 150 | 第三壳板 | 210 | 第四壳板 |
| 220 | 第五壳板 | 230 | 存储盘底板模块 |
| 240 | 存储盘电路板 | 250 | 楔形锁紧件 |
| 260 | 第一安装座 | 270 | 第二安装座 |
| 310 | 中轴 | 311 | 第一段 |
| 320 | 挡件 | 330 | 楔形块 |
| 340 | 扣件 | 341 | 接触端 |
| 342 | 扣板 | 343 | 弧形面 |
| 344 | 端平面 | 410 | VPX存储控制模块件 |
| 420 | ***口 | 430 | 置容空间 |
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块。
如附图1-附图3所示，在本发明提出的一种存储盘130可插拔的VPX存储控制模块(以下简称为控制模块)的一实施例中，本控制模块包括基于VPX 的主板140和存储盘130；主板140上设置有核心处理器(核心处理器的型号为Xilinx的XCZU9EG)和第一SATA接口；第一SATA接口连接于核心处理器。
存储盘130包括多个独立的固态存储通道，每个固态存储通道各提供一个第二SATA接口；各第二SATA接口均通过电连接器与第一SATA接口进行互联。
本发明提出的技术方案中，将存储盘130设置第二SATA接口，将主板 140设置第一SATA接口，通过电连接器将第一SATA接口和第二SATA接口进行可拔插连接，从而使得存储盘130能够单独从VPX存储控制模块中拔出 (即存储盘130能够与主板140之间实现热拔插)，拔出之后的存储盘130 可直接连接于上位机进行数据传输，且存储盘130体积相对VPX存储控制模块更小，易于携带。
此外，控制模块还包括用于给主板140供电的第一电源，主板140还包括VPX连接器；VPX连接器(VPX connector)用于接入VPX背板；核心处理器包括PL端(可编程逻辑)和PS端(处理***)；PL端通过IP核与第一SATA接口连接；PL端还通过光模块及万兆网与VPX连接器连接；PL端还通过64位接口连接有第一DDR3存储单元。
同时，主板140上还设置有队列串行***接口(QSPI)、内嵌式存储器 (eMMC)、第二DDR3存储单元(DDR缓存)、调试接口和LED状态指示灯。
队列串行***接口、调试接口和LED状态指示灯均连接于核心处理器；内嵌式存储器通过内嵌式存储器标准接口连接于PS端；第二DDR3存储单元通过64位接口连接于PS端。
此外，PS端还通过SPI接口连接有SPI存储器(SPI FLASH)；PS端还通过吉比特介质独立接口(RGMII)及88E1111接口电路连接有RJ45网络接口；PS端还通过吉比特介质独立接口、88E1111接口电路、HX5020L接口电路及千兆以太网(1000Base-T)连接于VPX连接器。
通过上述技术方案，完善了主板140的结构和功能。
同时，存储盘130还包括用于给固体存储通道供电的第二电源；每个固态存储通道均包括SATA控制器、闪存颗粒(FLASH)、第三DDR3存储单元和时钟单元(CLOCK)。每个固态存储通道提供至少1TB存储空间。
第二SATA接口、闪存颗粒和第三DDR3存储单元均连接于SATA控制器；电连接器为矩形塑料壳体电连接器(电连接器的品牌为中航)。
通过上述技术方案完善了存储盘130的结构和功能。
此外，核心处理器包括多个ARM内核，本实施例中核心处理器包括2个 ARMCortexTM-A53内核，每个内核的主频可达1.3GHz；核心处理器还设置有多个网络控制器(具体为4个10/100/1000Mbps网络控制器)；核心处理器还设置有64位DDR3 SDRAM内存控制器或64位DDR4 SDRAM内存控制器，以用于支持内存纠错功能；核心处理器还设置有符合PCIE2.0规范的高速串行计算机扩展总线接口(PCIE)，这里的高速串行计算机扩展总线接口支持×1、×2和×4连接，连接速率支持2.5G和5.0Gbps；所述核心处理器还支持24个GTH高速串行收发器，最大收发速率为16.3Gb/s。
同时，核心处理器还设置有多个(2个)USB2.0控制器、多个(2个) SD/SDIO控制器、多个(2个)CAN 2.0B总线、多个(2个)I2C控制器，以及多个(2个)通用异步收发传输器(UART)；核心处理器还设置有标准的JTAG调试接口。核心处理器能在-40℃～+100℃的温度范围内工作，以满足控制模块的环境温度要求。
通过上述技术方案，完善了核心处理器的结构和功能。XCZU9EG作为核心处理器是***软件运行中心，实现***配置、***管理、资源调用、操作维护、SATA管理、SATA配置等功能。
此外，SATA控制器的接口为SATA Revision 3.0接口；SATA控制器具备 4个Flash通道和8个CE片选信号；SATA控制器将使用SSD中固件算法中的控制程序，执行自动信号处理，耗损平衡，错误校正码(ECC)、坏块管理、垃圾回收、与主机设备通讯以及执行数据加密等任务。
该SATA控制器为纯国产SATA控制器方案，能够实现真正意义上的软硬件自主可控。
闪存颗粒通过Flash通道连接于SATA控制器；闪存颗粒为长江存储的3D 型NandFlash、紫光产品的3D型Nand Flash，或Micron、Intel、Toshiba、Hynix 和Sandisk的2D/3D型Nand Flash。
同时，第二SATA接口为SATA Revision 3.0接口，向下兼容SATA Revision 2.0和SATA Revision 1.0；且存储盘130包括4个独立的固态存储通道；第一 SATA接口为4路SATA接口，以便于和4个独立的固体存储通道连接。
通过上述技术方案，完善了存储盘130的固体存储通道的功能和结构。
此外，如附图4-附图7，从结构上来说，上述存储盘130还包括盘体和连接于盘体的楔形锁紧件250；存储盘130能通过VPX存储控制模块件410设置的***口420嵌入VPX存储控制模块件410的置容空间430内，以与VPX 存储控制模块件410内的主板140通信连接。
盘体包括存储盘底板模块230、存储盘电路板240、第四壳板210和第五壳板220；存储盘底板模块230和存储盘电路板240设置于第四壳板210和第五壳板220之间，以使第四壳板210和第五壳板220起到保护作用。
楔形锁紧件250包括锁紧状态和未锁紧状态；楔形锁紧件250处于锁紧状态时，楔形锁紧件250与置容空间430的内壁紧压贴合抵接，以将存储盘 130固定于置容空间430，避免存储盘130从***口420滑出置容空间430；当楔形锁紧件250处于未锁紧状态时，楔形锁紧件250不与置容空间430的内壁紧压贴合抵接，以使存储盘130能从置容空间430取出。
本发明提出的一种存储盘130，能够自由地和VPX存储控制模块件 410进行分离，解决了现有的VPX存储控制模块和存储盘130始终连接，不能进行分离，从而导致的更换或维修存储盘130时十分不便的问题。
即在结构上支持存储盘130和主板140之间的热拔插效果，在此基础上，从而使得对于存储盘130内数据的读取更加方便。
此外，上述楔形锁紧件250包括扣件340、中轴310、楔形块330和挡件 320；中轴310包括相对的第一端311和第二端；挡件320连接于第一端311；扣件340连接于第二端；楔形块330的数量为多个；各楔形块330均开设有通孔；各楔形块330通过通孔依次活动套设于中轴310；在楔形锁紧件250处于锁紧状态时，扣件340用于向挡件320的方向挤压各楔形块330，以使各楔形块330向中轴310的两侧滑移，以使楔形块330与置容空间430的内壁紧压贴合抵接。
通过上述技术方案，完善了本存储盘130的楔形锁紧件250的结构。即依靠楔形锁紧件250的楔形块330紧压抵接置容空间430的内壁而产生的摩擦力来将存储盘130固定于置容空间430内，以使得存储盘130保持和主板 140的连接，这样设置，更便于手动操作来对存储盘130进行拔插，省时省力，操作方便。
同时，上述扣件340转动连接于中轴310；扣件340包括接触端341；当楔形锁紧件250处于锁紧状态时，接触端341紧压贴合抵接最靠近扣件340 的楔形块330，以使扣件340用于向挡件320的方向挤压各楔形块330，以使其中1个或多个楔形块330与置容空间430的内壁紧压贴合抵接，且其他楔形块330与盘体紧压贴合抵接，且盘体的一侧面与置容空间430的另一内壁紧压贴合抵接，以将存储盘130固定于置容空间430。
通过上述技术方案，完善了本存储盘130的楔形锁紧件250处于锁紧状态时的结构。
此外，当楔形锁紧件250处于未锁紧状态时，接触端341不紧压贴合抵接最靠近扣件340的楔形块330，以使其中1个或多个楔形块330不与置容空间430的内壁紧压贴合抵接，且其他楔形块330不与盘体紧压贴合抵接，且盘体的一侧面不与置容空间430的另一内壁紧压贴合抵接，以使存储盘130 能从置容空间430取出。
通过上述技术方案，完善了本存储盘130的楔形锁紧件250处于未锁紧状态时的结构。
同时，扣件340还包括连接于接触端341的扣板342；当楔形锁紧件250 处于锁紧状态时，扣板342垂直于中轴310，并靠近盘体。
接触端341包括互相连接的弧形面343和端平面344；当楔形锁紧件250 处于锁紧状态时，端平面344与最靠近扣件340的楔形块330紧压贴合抵接；扣件340从未锁紧状态转动至锁紧状态的过程中，弧形面343与最靠近扣件 340的楔形块330接触。
通过上述技术方案，完善了本存储盘130的楔形锁紧件250的结构。更便于扣件340的转动。
此外，存储盘130还包括与楔形锁紧件250对应的安装座；安装座固定连接于盘体。
当楔形锁紧件250处于锁紧状态时，楔形锁紧件250的其中1个或多个楔形块330与置容空间430的内壁紧压贴合抵接，且其他楔形块330与安装座紧压贴合抵接。
具体的，本实施例中，楔形锁紧件250的数量为2个，2个楔形锁紧件 250分别设置于盘体的两侧，2个安装座也分别对应设置于盘体的两侧(分别为附图2中的第一安装座260和第二安装座270)，通过设置2个楔形锁紧件 250，加强了楔形锁紧件250对于存储盘130的固定能力。
同时，本发明还提出一种可快速拆卸的VPX存储装置，本可快速拆卸的 VPX存储装置包括上述VPX存储控制模块件410和上述存储盘130；VPX存储控制模块件410设置有上述主板140；VPX存储控制模块件410形成有具有***口420的置容空间430。
存储盘130包括盘体和连接于盘体的楔形锁紧件250；存储盘130能通过***口420嵌入置容空间430内，以与主板140通信连接；楔形锁紧件250 包括锁紧状态和未锁紧状态。
当楔形锁紧件250处于锁紧状态时，楔形锁紧件250与置容空间430的内壁紧压贴合抵接，以将存储盘130固定于置容空间430，避免存储盘130从***口420滑出；当楔形锁紧件250处于未锁紧状态时，楔形锁紧件250不与第一壳板110紧压贴合抵接，以使存储盘130能从置容空间430取出。
实际应用中，通常将多个VPX存储控制模块件410可拆卸安装于VPX 机箱，存储盘130可快速手动拔插于VPX存储控制模块件410(拔插于主板 140)，解决了现有的VPX存储控制模块和存储盘130始终连接(即主板140 和存储盘130始终连接)，不能进行分离，更换或维修存储盘130时十分不便的问题。
此外，上述VPX存储控制模块件410包括第一壳板110和第二壳板120；主板140嵌设于第一壳板110和第二壳板120之间；主板140形成有缺口；置容空间430位于缺口内。
同时，第一壳板110和第二壳板120之间连接有第一挡块(未标号)和第二挡块(未标号)；第一壳板110、第一挡块、第二壳板120和第二挡块共同围成置容空间430。第一挡块和第二挡块彼此平行且正相对；第一壳板110 和第二壳板120彼此平行。
此外，VPX存储控制模块件410还包括第三壳板150；所述第三壳板150 连接于所述第一壳板110的远离所述第二壳板120的一侧，以起到保护作用。
通过上述技术方案，完善了VPX存储控制模块件410的结构，使得VPX 存储控制模块件410更便于可拆卸安装于VPX机箱。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘) 中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，其特征在于，包括基于VPX的主板和存储盘；所述主板上设置有核心处理器和第一SATA接口；所述第一SATA接口连接于所述核心处理器；
所述存储盘包括多个独立的固态存储通道，每个所述固态存储通道各提供一个第二SATA接口；各所述第二SATA接口均通过电连接器与所述第一SATA接口进行互联。
2.根据权利要求1所述的一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，其特征在于，所述主板还包括VPX连接器；所述VPX连接器用于接入VPX背板；所述核心处理器包括PL端和PS端；所述PL端通过IP核与所述第一SATA接口连接；所述PL端还通过光模块及万兆网与所述VPX连接器连接；所述PL端还通过64位接口连接有第一DDR3存储单元。
3.根据权利要求2所述的一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，其特征在于，所述主板上还设置有队列串行***接口、内嵌式存储器、第二DDR3存储单元、调试接口和LED状态指示灯；
所述队列串行***接口、所述调试接口和所述LED状态指示灯均连接于所述核心处理器；所述内嵌式存储器通过内嵌式存储器标准接口连接于所述PS端；所述第二DDR3存储单元通过64位接口连接于所述PS端。
4.根据权利要求2所述的一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，其特征在于，所述PS端还通过SPI接口连接有SPI存储器；所述PS端还通过吉比特介质独立接口及88E1111接口电路连接有RJ45网络接口；所述PS端还通过吉比特介质独立接口、88E1111接口电路、HX5020L接口电路及千兆以太网连接于所述VPX连接器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，其特征在于，每个所述固态存储通道均包括SATA控制器、闪存颗粒、第三DDR3存储单元和时钟单元；
所述第二SATA接口、所述闪存颗粒和所述第三DDR3存储单元均连接于所述SATA控制器；所述电连接器为矩形塑料壳体电连接器。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，其特征在于，所述核心处理器包括多个ARM内核；所述核心处理器还设置有多个网络控制器；所述核心处理器还设置有64位DDR3 SDRAM内存控制器或64位DDR4 SDRAM内存控制器；所述核心处理器还设置有高速串行计算机扩展总线接口。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，其特征在于，所述核心处理器还设置有多个USB2.0控制器、多个SD/SDIO控制器、多个CAN 2.0B总线、多个I2C控制器，以及多个通用异步收发传输器；所述核心处理器还设置有标准的JTAG调试接口。
8.根据权利要求5所述的一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，其特征在于，所述SATA控制器的接口为SATA Revision 3.0接口；所述闪存颗粒通过所述Flash通道连接于所述SATA控制器；所述闪存颗粒为长江存储的3D型Nand Flash、紫光产品的3D型NandFlash，或Micron、Intel、Toshiba、Hynix和Sandisk的2D/3D型NandFlash。
9.根据权利要求8所述的一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，其特征在于，所述第二SATA接口为SATA Revision 3.0接口。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的一种存储盘可插拔的VPX存储控制模块，其特征在于，所述存储盘包括4个独立的所述固态存储通道；所述第一SATA接口为4路SATA接口。
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2020
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