CN113741280A - 一种国产化的vpx架构的智能管理控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种国产化的VPX架构的智能管理控制装置，属于智能化管理控制及其国产化技术领域。与现有技术相比，本发明中，核心芯片采用自主可控的国产化设计，不受禁用影响；在无人值守时，仲裁模块可以实时监测两个主机模块的心跳，进行实时监控管理控制，所有的对外显示和操控输出，都由仲裁模块实现；两个主机模块只需要关心控制计算，而管理的任务集中到仲裁模块，任务分化到模块，减少了故障率；两个主机模块采用不同的国产处理器架构，可以根据处理器架构和性能的差异，处理不同的应用。
Description
技术领域
本发明属于智能化管理控制及其国产化技术领域，具体涉及一种国产化的VPX架构的智能管理控制装置。
背景技术
如果一个控制***或者控制方式，它能够有效地克服被控对象(或过程)和环境所具有的高度复杂性和不确定性，并能够达到所期望的目标，那么就称这种控制方式为智能控制方式。智能管理控制就是一类无需人为干预就能独立地驱动智能机器实现其目标的自动控制。随着VPX架构技术不断完善，在一些无人值守的应用场景中，也需要引入智能管理控制技术，并且伴随着芯片禁用等外部环境，如何找到一种国产化的方案，将智能管理控制技术与VPX架构体系相融合，变得迫在眉睫。
为了满足国产化的需求，实现VPX架构装置的智能管理控制，需要设计一种国产化的VPX架构的智能管理控制装置。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何在保证智能管理控制实现的基础上，设计一种国产化的VPX架构的装置。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种国产化的VPX架构的智能管理控制装置，包括两个互为冗余备份的管理控制主机模块、一个管理控制仲裁模块、两个扩展模块和两个主机模块调试区；
所述管理控制仲裁模块用于接收两个管理控制主机模块的GPIO心跳信号，来检测两个管理控制主机模块的工作状态；接收两个管理控制主机模块的HDMI/DVI视频信号和USB操控信号，通过对工作状态的判定来进行显示和操控的切换输出；通过串口UART和千兆以太网1000BASE-T的互联网络，实现对两个管理控制主机模块的仲裁管理；
所述两个扩展模块中的第一扩展模块兼容两个管理控制主机模块的点定义设计，当两个管理控制主机模块都出现问题时，可扩展出第三管理控制主机模块，继续管理控制工作；第二扩展模块兼容管理控制仲裁模块的点定义设计，当管理控制仲裁模块故障时，可***新的管理控制仲裁模块到第二扩展模块继续进行工作；
所述主机模块调试区中，电源指示灯指示对应管理控制主机模块的DC+12V上电情况，状态指示灯指示对应管理控制主机模块的工作状态是否正常，复位开关实现对所对应管理控制主机模块CPU的硬复位，硬切开关在管理控制仲裁模块没有工作的前提下，实现对所对应管理控制主机模块的显示和操控输出。
优选地，所述装置还包括电源模块，通过供电总线对各个模块的直流输入进行控制，具体是通过配合IPMB总线的工作，实现单点故障以后，单一模块供电DC+12V的通断。
优选地，所述第一管理控制主机模块采用龙芯3A3000+7A1000的架构，板载景嘉微JM7200显卡，选用兆易创新GD32F450作为BMC模块，通过网讯公司的PCIE网卡WX1860输出4路千兆网10000BASE-T；第二管理控制主机模块采用飞腾FT2000/4CPU，通过PCIE桥片扩展连接景嘉微JM7200显卡和网讯公司的PCIE网卡WX1860，选用兆易创新GD32F450作为BMC模块。
优选地，所述管理控制仲裁模块采用龙芯2K1000 CPU，通过网络交换机SF2507实现CPU和BMC模块GD32F450的互联。
优选地，机箱上电以后，电源模块给各个模块输出DC+12V供电，所述管理控制仲裁模块默认率先启动，在固件中将显示和操控输出设置为第一所述管理控制主机模块，然后实时监控两个所述管理控制主机模块的心跳，通过主机模块调试区的状态指示灯可以看出两个主机模块的心跳是否正常，然后对***应用进行热备份，并实时监控两个管理控制主机模块的运行状态，一旦出现故障，可以自动进行管理控制。
优选地，整个装置采用VPX架构总线进行互联，模块之间通过供电总线和IPMB总线进行互联。
优选地，所述第一管理控制主机模块采用龙芯3A3000+7A1000的架构，板载景嘉微JM7200显卡，选用兆易创新GD32F450作为BMC模块，通过网讯公司的PCIE网卡WX1860输出4路千兆网10000BASE-T。
优选地，所述第二管理控制主机模块，采用飞腾FT2000/4CPU，通过PCIE桥片扩展连接景嘉微JM7200显卡和网讯公司的PCIE网卡WX1860，选用兆易创新GD32F450作为BMC模块。
优选地，所述管理控制仲裁模块中采用龙芯2K1000 CPU，并通过网络交换机SF2507实现CPU和BMC模块GD32F450的互联。
本发明还提供了一种利用所述装置实现的智能管理控制方法，包括以下步骤：
步骤1.机箱上电，电源模块给各个模块供DC+12V；
步骤2.仲裁模块启动过程中，在固件中，默认将第一主机模块1视频和操控输出；
步骤3.仲裁模块判断第一管理控制主机模块是否有心跳，如果判定第一管理控制主机模块有心跳，则顺序执行步骤4、步骤5及步骤8，否则顺序执行步骤步骤6、步骤7、步骤8；
步骤4.启动第一管理控制主机模块的主应用，并通过互连网络，通知第二管理控制主机模块启动相同的主应用；
步骤5.仲裁模块实时记录和监控两个管理控制主机模块的应用情况；
步骤6.仲裁模块将视频和操控切换到第二管理控制主机模块；
步骤7.仲裁模块上BMC模块通过IPMB总线将第一管理控制主机模块复位，第二管理控制主机模块启动主应用；
步骤8.后续仲裁模块实时监控两个管理控制主机模块的心跳，一旦其中一块有故障，则把视频、操控和应用切换到另一块管理控制主机模块。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明中，核心芯片采用自主可控的国产化设计，不受禁用影响；在无人值守时，仲裁模块可以实时监测两个主机模块的心跳，进行实时监控管理控制，所有的对外显示和操控输出，都由仲裁模块实现；两个主机模块只需要关心控制计算，而管理的任务集中到仲裁模块，任务分化到模块，减少了故障率；两个主机模块采用不同的国产处理器架构，可以根据处理器架构和性能的差异，处理不同的应用。
附图说明
图1为实现本发明实施例的方法所基于的智能管理控制装置原理框图；
图2为本发明实施例的方法所基于的核心模块原理框图；
图3为本发明实施例的方法所基于的智能管理控制逻辑框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有VPX架构国产智能管理控制技术的不足，具体来讲就是解决核心硬件芯片无法实现国产，或者实现国产化以后，性能太低，无法满足***要求的问题，本发明在保证智能管理控制实现的基础上，设计一种国产化的VPX架构的装置。
下面结合图1所示的智能管理控制装置原理框图、图2所示的核心模块原理框图以及图3所示的智能管理控制逻辑框图，对本发明方法作进一步描述。
如图1所示，本发明提供的一种国产化的VPX架构的智能管理控制装置选用两个互为冗余备份的管理控制主机模块，一个管理控制仲裁模块，两个扩展模块，一个电源模块和两个主机模块调试区，整个装置采用VPX架构总线进行互联，模块之间通过供电总线和IPMB总线进行互联，核心芯片全部实现了国产化设计。
所述管理控制主机模块1，以下简称主机模块1，采用龙芯3A3000+7A1000的架构，板载景嘉微JM7200显卡，选用兆易创新GD32F450作为BMC模块，通过网讯公司的PCIE网卡WX1860输出4路千兆网10000BASE-T。
所述管理控制主机模块2，以下简称主机模块2，采用飞腾FT2000/4CPU，通过PCIE桥片扩展连接景嘉微JM7200显卡和网讯公司的PCIE网卡WX1860，选用兆易创新GD32F450作为BMC模块。
所述管理控制仲裁模块，以下简称仲裁模块，其中采用龙芯2K1000 CPU，并通过网络交换机SF2507实现CPU和BMC模块GD32F450的互联。
所述两个扩展模块，其中扩展模块1兼容主机模块的点定义设计，当两个主机模块都出现问题时，可以扩展出主机模块3，继续管理控制工作；扩展模块2兼容仲裁模块的点定义设计，当仲裁模块故障时，可以***新的仲裁模块到扩展模块2继续进行工作。
所述电源模块，通过供电总线对各个模块的直流输入进行控制，具体来讲就是通过配合IPMB总线的工作，实现单点故障以后，单一模块供电DC+12V的通断。
所述主机模块调试区，电源指示灯指示对应主机模块的DC+12V上电情况，状态指示灯指示对应主机模块的工作状态是否正常，复位开关可以实现对所对应主机模块CPU的硬复位，硬切开关可以在仲裁模块没有工作的前提下，实现对对应主机模块的显示和操控输出。
如图2所示，主机模块1采用龙芯3A3000+7A1000的架构，板载景嘉微JM7200显卡，选用兆易创新GD32F450作为BMC模块，通过网讯公司的PCIE网卡WX1860输出4路千兆网10000BASE-T。主机模块2采用飞腾FT2000/4CPU，通过PCIE桥片扩展连接景嘉微JM7200显卡和网讯公司的PCIE网卡WX1860，选用兆易创新GD32F450作为BMC模块。仲裁模块采用龙芯2K1000 CPU，通过网络交换机SF2507实现CPU和BMC模块GD32F450的互联。仲裁模块接收两个主机模块的GPIO心跳信号，来检测两个主机模块的工作状态；接收两个主机模块的HDMI/DVI视频信号和USB操控信号，通过对工作状态的判定来进行显示和操控的切换输出；通过串口UART和千兆以太网1000BASE-T的互联网络，实现对两个主机模块的仲裁管理。
如图3所示，机箱上电以后，电源模块给各个模块输出DC+12V供电，仲裁模块默认率先启动，在固件中将显示和操控输出设置为主机模块1，然后实时监控两个主机模块的心跳，通过主机模块调试区的状态指示灯可以看出两个主机模块的心跳是否正常。然后对***应用进行热备份，并实时监控两个主机模块的运行状态，一旦出现故障，可以自动进行管理控制。
利用上述装置实现的具体的智能管理控制步骤如下：
步骤1.机箱上电，电源模块给各个模块供DC+12V；
步骤2.仲裁模块启动过程中，在固件中，默认将主机模块1视频和操控输出；
步骤3.仲裁模块判断主机模块1是否有心跳，如果判定主机模块1有心跳，则顺序执行步骤4、步骤5及步骤8，否则顺序执行步骤步骤6、步骤7、步骤8；
步骤4.启动主机模块1的主应用，并通过互连网络，通知主机模块2启动相同的主应用；
步骤5.仲裁模块实时记录和监控两个主机模块的应用情况；
步骤6.仲裁模块将视频和操控切换到主机模块2；
步骤7.仲裁模块上BMC模块通过IPMB总线将主机模块1复位，主机模块2启动主应用；
步骤8.后续仲裁模块实时监控两个主机模块的心跳，一旦其中一块有故障，则需要把视频、操控和应用切换到另一块主机模块。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种国产化的VPX架构的智能管理控制装置，其特征在于，包括两个互为冗余备份的管理控制主机模块、一个管理控制仲裁模块、两个扩展模块和两个主机模块调试区；
所述管理控制仲裁模块用于接收两个管理控制主机模块的GPIO心跳信号，来检测两个管理控制主机模块的工作状态；接收两个管理控制主机模块的HDMI/DVI视频信号和USB操控信号，通过对工作状态的判定来进行显示和操控的切换输出；通过串口UART和千兆以太网1000BASE-T的互联网络，实现对两个管理控制主机模块的仲裁管理；
所述两个扩展模块中的第一扩展模块兼容两个管理控制主机模块的点定义设计，当两个管理控制主机模块都出现问题时，可扩展出第三管理控制主机模块，继续管理控制工作；第二扩展模块兼容管理控制仲裁模块的点定义设计，当管理控制仲裁模块故障时，可***新的管理控制仲裁模块到第二扩展模块继续进行工作；
所述主机模块调试区中，电源指示灯指示对应管理控制主机模块的DC+12V上电情况，状态指示灯指示对应管理控制主机模块的工作状态是否正常，复位开关实现对所对应管理控制主机模块CPU的硬复位，硬切开关在管理控制仲裁模块没有工作的前提下，实现对所对应管理控制主机模块的显示和操控输出。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电源模块，通过供电总线对各个模块的直流输入进行控制，具体是通过配合IPMB总线的工作，实现单点故障以后，单一模块供电DC+12V的通断。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一管理控制主机模块采用龙芯3A3000+7A1000的架构，板载景嘉微JM7200显卡，选用兆易创新GD32F450作为BMC模块，通过网讯公司的PCIE网卡WX1860输出4路千兆网10000BASE-T；第二管理控制主机模块采用飞腾FT2000/4CPU，通过PCIE桥片扩展连接景嘉微JM7200显卡和网讯公司的PCIE网卡WX1860，选用兆易创新GD32F450作为BMC模块。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述管理控制仲裁模块采用龙芯2K1000CPU，通过网络交换机SF2507实现CPU和BMC模块GD32F450的互联。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，机箱上电以后，电源模块给各个模块输出DC+12V供电，所述管理控制仲裁模块默认率先启动，在固件中将显示和操控输出设置为第一所述管理控制主机模块，然后实时监控两个所述管理控制主机模块的心跳，通过主机模块调试区的状态指示灯可以看出两个主机模块的心跳是否正常，然后对***应用进行热备份，并实时监控两个管理控制主机模块的运行状态，一旦出现故障，可以自动进行管理控制。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，整个装置采用VPX架构总线进行互联，模块之间通过供电总线和IPMB总线进行互联。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一管理控制主机模块采用龙芯3A3000+7A1000的架构，板载景嘉微JM7200显卡，选用兆易创新GD32F450作为BMC模块，通过网讯公司的PCIE网卡WX1860输出4路千兆网10000BASE-T。
8.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二管理控制主机模块，采用飞腾FT2000/4CPU，通过PCIE桥片扩展连接景嘉微JM7200显卡和网讯公司的PCIE网卡WX1860，选用兆易创新GD32F450作为BMC模块。
9.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述管理控制仲裁模块中采用龙芯2K1000CPU，并通过网络交换机SF2507实现CPU和BMC模块GD32F450的互联。
10.一种利用如权利要求2至9中任一项所述装置实现的智能管理控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.机箱上电，电源模块给各个模块供DC+12V；
步骤2.仲裁模块启动过程中，在固件中，默认将第一主机模块1视频和操控输出；
步骤3.仲裁模块判断第一管理控制主机模块是否有心跳，如果判定第一管理控制主机模块有心跳，则顺序执行步骤4、步骤5及步骤8，否则顺序执行步骤步骤6、步骤7、步骤8；
步骤4.启动第一管理控制主机模块的主应用，并通过互连网络，通知第二管理控制主机模块启动相同的主应用；
步骤5.仲裁模块实时记录和监控两个管理控制主机模块的应用情况；
步骤6.仲裁模块将视频和操控切换到第二管理控制主机模块；
步骤7.仲裁模块上BMC模块通过IPMB总线将第一管理控制主机模块复位，第二管理控制主机模块启动主应用；
步骤8.后续仲裁模块实时监控两个管理控制主机模块的心跳，一旦其中一块有故障，则把视频、操控和应用切换到另一块管理控制主机模块。
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