一种具有串口信息采集和存储功能的atca交换板的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，包括CPU扣板子系统、串口信息采集和存储子系统、ATCA插板标准单元、Fabric交换子系统和Base交换子系统，串口信息采集和存储子系统包括微控制器、串口信息采集逻辑电路和SD存储卡，所述串口信息采集逻辑电路和SD存储卡分别连接微控制器，所述的微控制器的UART接口通过串口信息采集逻辑电路并联到ATCA插板标准单元中ATCA面板组件的控制台串行口上。提供了一种可在不影响系统工作的前提下进行故障定位并分析原因的技术手段，保证了ATCA交换板在运营商网络中的可靠应用。
【专利说明】—种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及网络通信领域，尤其是用于电信运营商网络通信设备的基础平台，具体地说是一种带有故障信息实时采集和存储系统的ATCA交换板。
【背景技术】
[0002]ATCA (Advanced Telecom Computing Architecture)是当前最流行的电信设备开放平台技术，它采用刀片式插板结构，具有大容量、高吞吐、扩容方便、可互操作的特点，非常适合作为运营商通信设备的基础平台。一套完整的ATCA系统包括机箱、交换板和业务板。交换板作为ATCA系统中的接口板，它是整个系统中唯一具有对外接口的单元，外部数据源通过交换板接入ATCA系统，并由其分配给其他业务板进行处理。交换板不做任何业务层面的工作，它只负责数据的接入和分配。网络业务层面的工作由ATCA系统中的业务板负责，解决诸如三层交换、NAT和路由、流控和网关、接入控制、防火墙、网络通信加解密等业务。一块标准ATCA交换板通常由以下几个部分组成:
[0003]智能平台管理控制器(IPMC):负责整个平台的硬件管理和监控
[0004]ATCA背板连接器:包括I区连接器(电源和平台管理接口)、2区连接器(数据和通信接口)、3区连接器(用户自定义)
[0005]中央处理单元(CPU):负责核心任务处理
[0006]控制面交换单元(Base Switch):用于网络管理的分组交换
[0007]数据面交换单元(Fabric Switch):用于海量数据通信交换
[0008]ATCA面板:包括调试接口(RS232)、网络管理口(RJ45)、网络数据接入端口(SFP/SFP+, RJ45可选)、其它特殊接口
[0009]ATCA电源模块:包括电源输入模块PM、隔离电源模块、非隔离电源模块
[0010]作为电信运营商设备，尽管其对可靠性和稳定性具有极高的要求，也不可能做到零故障。而一旦故障发生，运营商往往要求设备供应商在不中断系统工作的前提下进行故障诊断和分析，这就带来一个问题:如何获得故障发生时的现场信息。
实用新型内容
[0011]本实用新型就是为了解决上述问题，克服现有技术中ATCA交换板所存在的问题，本实用新型提供一种能够自主采集并保存故障信息的高可靠ATCA交换板，帮助运营商在不影响系统工作的前提下，可随时获取故障信息，并快速分析故障原因以满足需求。
[0012]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0013]一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，包括CPU扣板子系统、串口信息采集和存储子系统、ATCA插板标准单元、Fabric交换子系统和Base交换子系统，所述CPU扣板子系统与ATCA插板标准单元的对应信号端相连，Fabric交换子系统通过PCIe总线与CPU扣板子系统连接，Fabric交换子系统的24个XG数据端口与ATCA插板标准单元的对应信号端相连，Base交换子系统的100Base-T网络端口分别与CPU扣板子系统和ATCA插板标准单元的对应端口连接，串口信息采集和存储子系统的UART串口与CPU扣板子系统对应UART串口相连，所述串口信息采集和存储子系统包括微控制器、串口信息采集逻辑电路和SD存储卡，所述串口信息采集逻辑电路和SD存储卡分别连接微控制器，所述的微控制器的UART接口通过串口信息采集逻辑电路并联到ATCA插板标准单元中ATCA面板组件的控制台串行口上。
[0014]上述一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，所述CPU扣板子系统包括CPU以及与CPU相连的随机存取存储器DDR3RAM、Nor Flash、时钟发生器、电源模块、上电顺序管理芯片、以太网PHY芯片、SD卡和扣板连接器，所述的CPU、以太网PHY芯片以及控制信号通过扣板连接器分别与Base交换子系统、Fabric交换子系统和ATCA插板标准单元对应的信号相连。
[0015]上述一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，所述ATCA插板标准单元包括IPMC智能平台管理控制器模块、电源输入模块PEM、隔离电源模块、背板连接器组件和ATCA面板组件，所述隔离电源模块、背板连接器组件和ATCA面板组件分别与IPMC智能平台管理控制器模块连接，所述背板连接器组件连接电源输入模块PEM，电源输入模块PEM连接隔离电源模块。
[0016]上述一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，所述SD存储卡的SD卡槽设置于ATCA面板上。
[0017]上述一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，所述Base交换子系统包括16端口百兆交换芯片和网络变压器，所述16端口百兆交换芯片的端口分别连接CPU扣板子系统和ATCA插板标准单元的ATCA面板组件的面板管理口、背板连接器组件。
[0018]上述一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，所述Fabric交换子系统包括24端口万兆交换芯片及相应PHY构成，这24端口万兆交换芯片的端口分别连接ATCA面板组件的XG数据端口、背板连接器组件的XAUI数据端口，Fabric交换子系统的PCIe接口与CPU扣板子系统连接。
[0019]本实用新型的有益效果是:1、设计了串口信息采集和存储子系统，通过实时捕获系统串口输出的调试和故障信息，并以文件形式存储在SD卡上，提供了一种可在不影响系统工作的前提下进行故障定位并分析原因的技术手段，保证了 ATCA交换板在运营商网络中的可靠应用；2、为运营商提供了 240G的背板吞吐能力和网络交换能力；3、作为可互操作设备，能够与所有符合ATCA规范的机箱、交换板以及业务板兼容。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的整体结构框图；
[0021]图2是串口信息采集和存储子系统的结构框图；
[0022]图3是CPU扣板子系统的结构框图；
[0023]图4是ATCA插板标准单元的结构框图。
【具体实施方式】
[0024]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0025]参看图1，一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，包括CPU扣板子系统100、串口信息采集和存储子系统200、ATCA插板标准单元300、Fabric交换子系统400和Base交换子系统500，CPU扣板子系统100与ATCA插板标准单元300的对应信号端相连，Fabric交换子系统400通过PCIe总线与CPU扣板子系统100连接，Fabric交换子系统400的24个XG数据端口与ATCA插板标准单元300的对应信号端相连，Base交换子系统500的100Base-T网络端口分别与CPU扣板子系统100和ATCA插板标准单元300的对应端口连接，串口信息采集和存储子系统200的UART串口与CPU扣板子系统100对应UART串口相连。
[0026]参看图2，串口信息采集和存储子系统200包括微控制器210、串口信息采集逻辑电路220和SD存储卡230，串口信息采集逻辑电路220和SD存储卡230分别连接微控制器210，微控制器210的UART接口通过串口信息采集逻辑电路220并联到ATCA插板标准单元300中ATCA面板组件的控制台串行口上。
[0027]参看图3，CPU扣板子系统100包括CPUllO以及与CPUllO相连的随机存取存储器DDR3RAM120、Nor Flashl30、时钟发生器140、电源模块150、上电顺序管理芯片160、以太网PHY芯片170、SD卡180和扣板连接器190，CPU110、以太网PHY芯片170以及控制信号通过扣板连接器190分别与Base交换子系统500、Fabric交换子系统400和ATCA插板标准单元300对应的信号相连。
[0028]参看图4，ATCA插板标准单元300包括IPMC智能平台管理控制器模块310、电源输入模块PEM320、隔离电源模块330、背板连接器组件340和ATCA面板组件350，隔离电源模块330、背板连接器组件340和ATCA面板组件350分别与IPMC智能平台管理控制器模块310连接，背板连接器组件340连接电源输入模块PEM320，电源输入模块PEM320连接隔离电源模块330。
[0029]SD存储卡230的SD卡槽设置于ATCA面板组件350上。
[0030]Base交换子系统500包括16端口百兆交换芯片和网络变压器，所述16端口百兆交换芯片的端口分别连接CPU扣板子系统100和ATCA插板标准单元300的ATCA面板组件350的面板管理口、背板连接器组件。
[0031]Fabric交换子系统400包括24端口万兆交换芯片及相应PHY构成，这24端口万兆交换芯片的端口分别连接ATCA面板组件350的XG数据端口、背板连接器组件的XAUI数据端口，Fabric交换子系统400的PCIe接口与CPU扣板子系统100连接。
[0032]CPU扣板子系统100负责网络数据收发和网络交换处理，ATCA插板标准单元300负责实现ATCA规范PICMG3.0和PICMG3.1指定的功能和逻辑，Base交换子系统500负责建立全系统的网络管理通道，Fabric交换子系统400为全系统提供高速数据通道，串口信息采集和存储子系统200负责为系统提供一套独立的故障信息捕获和留证的诊断机制。
[0033]具体实施时:
[0034]CPU扣板子系统100的CPUllO采用Freescale的P1014通信处理器，外部电路包括DDR3RAM、Nor Flash、系统时钟、电源和上电顺序控制电路、SD卡、100Base_T/TX以太网PHY和温度传感器。它运行网络设备驱动、系统管理、网络交换处理程序。PCIe接口连接Fabric交换子系统，配置和管理Fabric交换子系统；百兆PHY连接Base交换子系统，作全系统的管理通道。
[0035]Base交换子系统500由fcoadcom公司的BCM5328316端口 FE交换芯片及相应网络变压器构成，CPU通过MD10/MDC接口管理和配置Base交换芯片，交换芯片的网络端口分别连接面板管理口、CPU、背板连接器。
[0036]Fabric交换子系统400由fcoadcom公司的BCM5682024 口万兆交换芯片以及Broadcom公司的BCM8726和BCM8706S万兆PHY芯片构成，CPU通过PCIe接口管理和配置Fabric交换芯片，交换芯片的XAUI 口分别通过万兆PHY连接面板XG数据口和背板Fabric通道。
[0037]ATCA标准插板单元300中的IPMC单元采用了大规模FPGA芯片A2F200M3作为核心，其内部Cortex-M3ARM核运行ATCA标准状态机控制程序，实现电源热插拔控制、隔离电源控制、温度和电压监控、电子钥匙控制、看门狗控制、风扇控制和系统工作状态管理等ATCA规范指定功能。
[0038]串口信息采集和存储子系统200采用单片机STM32F103ZE作为智能控制单元，它的UART接口通过采集逻辑电路并联在系统的串行控制台接口上，实时捕获从系统控制台串口输出的调试信息和故障信息，并将这些信息存储在SD卡上，供工程师事后定位和分析故障。SD卡槽必须设计在ATCA面板上，方便工程师在现场取出SD卡时，能够不影响系统工作。
[0039]本实用新型的有益效果是:1、设计了串口信息采集和存储子系统，通过实时捕获系统串口输出的调试和故障信息，并以文件形式存储在SD卡上，提供了一种可在不影响系统工作的前提下进行故障定位并分析原因的技术手段，保证了 ATCA交换板在运营商网络中的可靠应用；2、为运营商提供了 240G的背板吞吐能力和网络交换能力；3、作为可互操作设备，能够与所有符合ATCA规范的机箱、交换板以及业务板兼容。
[0040]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，包括CPU扣板子系统、串口信息采集和存储子系统、ATCA插板标准单元、Fabric交换子系统和Base交换子系统，所述CPU扣板子系统与ATCA插板标准单元的对应信号端相连，Fabric交换子系统通过PCIe总线与CPU扣板子系统连接，Fabric交换子系统的24个XG数据端口与ATCA插板标准单元的对应信号端相连，Base交换子系统的100Base-T网络端口分别与CPU扣板子系统和ATCA插板标准单元的对应端口连接，串口信息采集和存储子系统的UART串口与CPU扣板子系统对应UART串口相连，所述串口信息采集和存储子系统包括微控制器、串口信息采集逻辑电路和SD存储卡，所述串口信息采集逻辑电路和SD存储卡分别连接微控制器，所述的微控制器的UART接口通过串口信息采集逻辑电路并联到ATCA插板标准单元中ATCA面板组件的控制台串行口上。
2.根据权利要求1所述一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，所述CPU扣板子系统包括CPU以及与CPU相连的随机存取存储器DDR3RAM、Nor Flash、时钟发生器、电源模块、上电顺序管理芯片、以太网PHY芯片、SD卡和扣板连接器，所述的CPU、以太网PHY芯片以及控制信号通过扣板连接器分别与Base交换子系统、Fabric交换子系统和ATCA插板标准单元对应的信号相连。
3.根据权利要求1或2所述一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，所述ATCA插板标准单元包括IPMC智能平台管理控制器模块、电源输入模块PEM、隔离电源模块、背板连接器组件和ATCA面板组件，所述隔离电源模块、背板连接器组件和ATCA面板组件分别与IPMC智能平台管理控制器模块连接，所述背板连接器组件连接电源输入模块PEM，电源输入模块PEM连接隔离电源模块。
4.根据权利要求3所述一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，所述SD存储卡的SD卡槽设置于ATCA面板上。
5.根据权利要求4所述一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，所述Base交换子系统包括16端口百兆交换芯片和网络变压器，所述16端口百兆交换芯片的端口分别连接CPU扣板子系统和ATCA插板标准单元的ATCA面板组件的面板管理口、背板连接器组件。
6.根据权利要求5所述一种具有串口信息采集和存储功能的ATCA交换板，其特征在于，所述Fabric交换子系统包括24端口万兆交换芯片及相应PHY构成，这24端口万兆交换芯片的端口分别连接ATCA面板组件的XG数据端口、背板连接器组件的XAUI数据端口，Fabric交换子系统的PCIe接口与CPU扣板子系统连接。
【文档编号】H04L12/24GK203416275SQ201320549311
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】谢伯言, 朱冠阶, 李鹏光, 刘洋 申请人:南京智达康无线通信科技股份有限公司