一种基于zynq的健康管理平台的实现方法及系统
专利摘要:本发明公开了一种基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法及系统,属于服务器的健康管理设计领域,本发明要解决的技术问题为健康管理平台出现的数据延迟大、安全隐患高,采用的技术方案为:①该方法具体如下:S1、位于同一主板或同一机箱内的服务器和健康管理平台之间通过HDMI/DVI视频接口、USB接口、I2C接口和LPC接口连接,健康管理平台内嵌入ZYNQ芯片;S2、嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台对外的接口为千兆以太网,用户机通过网口访问IPMI界面或访问HDMI/DVI视频接口的显示界面。②该系统包括服务器、嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台和用户机,服务器和健康管理平台位于同一主板或同一机箱内且服务器和健康管理平台之间通过HDMI/DVI视频接口、USB接口、I2C接口和LPC接口连接。
专利说明:
一种基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法及系统
[0001] 技术领域
[0002] 本发明涉及服务器的健康管理设计领域,具体地说是一种基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法及系统。
[0003] 背景技术
[0004] 赛灵思公司(Xilinx)推出的行业第一个可扩展处理平台Zynq系列,旨在为视频监视、汽车驾驶员辅助以及工厂自动化等高端嵌入式应用提供所需的处理与计算性能水平。
[0005] 随着数字化的推进,大数据成为核心竞争力,对于计算集群的高效、智能、安全管理提出了更高的要求。传统的基于基板管理控制器(Baseboard Management Controller,BMC)解决方案出现了数据延迟大、安全隐患高等弊端。
[0006] 专利号为CN109639547A的专利文献公开了一种便携式多功能的列车网关设备,ZYNQ主控制器的PS模块和PL模块之间通过AXI4总线连接,PS模块的PCI接口通过PCI连接器连接PCI总线,UART端口通过通信接口连接通信总线,CAN端口通过CAN收发模块和CAN接口连接CAN总线;PL模块通过扩展I/O连接MVB协议控制器和WORLDFIP协议控制器,MVB协议控制器通过MVB收发管理器和MVB接口连接MVB总线;WORLDFIP协议控制器通过WORLDFIP总线收发器和WORLDFIP接口连接WORLDFIP总线;转换电路通过背板连接器连接背板总线。但是该技术方法不能解决健康管理平台出现的数据延迟大、安全隐患高的问题。
[0007] 发明内容
[0008] 本发明的技术任务是提供一种基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法及系统,来解决健康管理平台出现的数据延迟大、安全隐患高的问题。
[0009] 本发明的技术任务是按以下方式实现的,一种基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法,该方法具体如下:
[0010] S1、位于同一主板或同一机箱内的服务器和健康管理平台之间通过HDMI/DVI视频接口、USB接口、I2C接口和LPC接口连接,健康管理平台内嵌入ZYNQ芯片;
[0011] S2、嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台对外的接口为千兆以太网,用户机通过网口访问IPMI界面或访问HDMI/DVI视频接口的显示界面。
[0012] 作为优选,所述ZYNQ芯片包括PL单元和PS单元,PL单元和PS单元之间通过AXI总线连接。
[0013] 更优地,所述PL单元采用FPGA逻辑单元,PS单元包括双核ARM-A9处理器,ZYNQ芯片是典型的SOPC,用于实现ARM-A9处理器上的软件开发与FPGA逻辑单元上的硬件逻辑开发相互协同。
[0014] 更优地,所述双核ARM-A9处理器包括标准的USB接口和I2C接口,数据传输在PS单元中实现;PS单元的linux开发通过petalinux工具完成,开发的内容包括接口驱动、数据采集和网络虚拟化。
[0015] 更优地,所述HDMI/DVI视频接口通过压缩算法实现通过千兆网口,压缩算法和解压缩算法在PL单元中实现。
[0016] 更优地,所述实现ARM-A9处理器上的软件开发与FPGA逻辑单元上的硬件逻辑开发相互协同的具体步骤如下:
[0017] (1)、通过系统功能分析将系统划分为软件部分和硬件部分;
[0018] (2)、软件部分通过开发工具Petalinux完成软件接口和驱动设计的开发;
[0019] (3)、同时硬件部分通过开发工具Vivado完成硬件系统搭建;
[0020] (4)、软件部分和硬件部分两者之间进行信息交互,即软硬件协同设计,使嵌入式开发更便捷高效;
[0021] (5)、系统的联合仿真和调试,并判断是否满足设计参数:
[0022] ①、若满足设计参数,则执行步骤(7);
[0023] ②、若不满足设计参数,则执行步骤(6);
[0024] (6)、进行迭代设计;
[0025] (7)、完成设计。
[0026] 更优地,所述步骤S2中嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台对外的接口为千兆以太网,用户机通过网口访问IPMI界面或访问HDMI/DVI视频接口的显示界面的具体步骤如下:
[0027] S201、I2C接口采集服务器的各种电压参数,电压参数包括CPU、存储模块、交换模块和桥片模块的温度参数以及风扇的转速参数,DVI接口、USB接口、LPC接口以及UART接口均与相应的接口连接;
[0028] S202、DVI接口最大支持1080P,通过压缩算法对数据进行压缩;压缩算法采用JPEG-LS无损压缩算法,根据数据量的大小调整算法的压缩比率,满足网络传输的带宽;
[0029] S203、压缩后的数据经过AXI总线进入PS单元转换成网络信号;
[0030] S204、USB接口与服务器相连,通过网络透传用户机的USB设备信息,此处需要USB的重定向技术;由于DVI接口和USB接口会同时使用,DVI接口的数据量较大,USB接口的信息量较少,在DVI接口传输的帧间隙传输USB接口的数据;
[0031] S205、I2C接口采集健康参数采用轮询的方式,实时更新ARM-A9处理器中的数据参数;
[0032] S206、利用petalinux移植OpenBMC中的网络化和cgi代码,生成IPMI界面,实时读取ARM-A9处理器中的数据参数。
[0033] 一种基于ZYNQ的健康管理平台的实现系统,该系统包括服务器、嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台和用户机,服务器和健康管理平台位于同一主板或同一机箱内且服务器和健康管理平台之间通过HDMI/DVI视频接口、USB接口、I2C接口和LPC接口连接;嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台对外的接口为千兆以太网,用户机通过网口访问IPMI界面或访问HDMI/DVI视频接口的显示界面;
[0034] ZYNQ芯片是典型的SOPC,用于实现软件开发与硬件逻辑开发相互协同。
[0035] 作为优选,所述ZYNQ芯片包括PL单元和PS单元,PL单元和PS单元之间通过AXI总线连接;
[0036] PS单元用于实现数据传输,PS单元的linux开发通过petalinux工具完成,开发的内容包括接口驱动、数据采集和网络虚拟;
[0037] PL单元用于实现压缩算法和解压缩算法,确保HDMI/DVI视频接口能够通过千兆网口。
[0038] 更优地,所述PL单元采用FPGA逻辑单元,PS单元包括双核ARM-A9处理器,双核ARM-A9处理器包括标准的USB接口和I2C接口;ZYNQ芯片用于实现ARM-A9处理器上的软件开发与FPGA逻辑单元上的硬件逻辑开发相互协同。
[0039] 本发明的基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法及系统具有以下优点:
[0040] (一)、本发明使用zynq芯片代替专用芯片,实现健康管理功能;ZYNQ芯片采用软硬件协同设计的方法,将软件开发与硬件开发的交互性增强,更利于性能提升和开发效率提高;本发明使用的开发工具主要Vivado和Petalinux,两者可以信息交互,即软硬件协同设计,使嵌入式开发更便捷高效;
[0041] (二)、Zynq芯片是典型的SOPC,能够实现ARM-A9处理器上的软件开发与FPGA逻辑单元上的硬件逻辑开发相互协同,片上系统的软硬件可定制性使其具有更大的灵活性和扩展性;
[0042] (三)、本发明是针对服务器设计中的健康管理模块设计的,主要包括对服务器进行远程管理、监控、安装软件、重启等操作,远程管理主要是通过读取电压、温度、风扇转速等参数后进行计算,再通过一系列的操作进行管理,用户可通过网络访问IPMI界面,进行可视化管理。
[0043] 附图说明
[0044] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0045] 附图1为基于ZYNQ的健康管理平台的实现系统的整体架构图;
[0046] 附图2为基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法的流程框图;
[0047] 附图3为开发流程框图。
[0048] 具体实施方式
[0049] 参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法及系统作以下详细地说明。
[0050] 实施例1:
[0051] 本发明的基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法,该方法具体如下:
[0052] S1、位于同一主板或同一机箱内的服务器和健康管理平台之间通过HDMI/DVI视频接口、USB接口、I2C接口和LPC接口连接,健康管理平台内嵌入ZYNQ芯片;
[0053] S2、嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台对外的接口为千兆以太网,用户机通过网口访问IPMI界面或访问HDMI/DVI视频接口的显示界面。
[0054] 其中,ZYNQ芯片包括PL单元和PS单元,PL单元和PS单元之间通过AXI总线连接。PL单元采用FPGA逻辑单元,PS单元包括双核ARM-A9处理器,ZYNQ芯片是典型的SOPC,用于实现ARM-A9处理器上的软件开发与FPGA逻辑单元上的硬件逻辑开发相互协同。双核ARM-A9处理器包括标准的USB接口和I2C接口,数据传输在PS单元中实现;PS单元的linux开发通过petalinux工具完成,开发的内容包括接口驱动、数据采集和网络虚拟化。HDMI/DVI视频接口通过压缩算法实现通过千兆网口,压缩算法和解压缩算法在PL单元中实现。
[0055] 如附图3所示,实现ARM-A9处理器上的软件开发与FPGA逻辑单元上的硬件逻辑开发相互协同的具体步骤如下:
[0056] (1)、通过系统功能分析将系统划分为软件部分和硬件部分;
[0057] (2)、软件部分通过开发工具Petalinux完成软件接口和驱动设计的开发;
[0058] (3)、同时硬件部分通过开发工具Vivado完成硬件系统搭建;
[0059] (4)、软件部分和硬件部分两者之间进行信息交互,即软硬件协同设计,使嵌入式开发更便捷高效;
[0060] (5)、系统的联合仿真和调试,并判断是否满足设计参数:
[0061] ①、若满足设计参数,则执行步骤(7);
[0062] ②、若不满足设计参数,则执行步骤(6);
[0063] (6)、进行迭代设计;
[0064] (7)、完成设计。
[0065] 实施例2:
[0066] 如附图1所示,本发明的基于ZYNQ的健康管理平台的实现系统,该系统包括服务器、嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台和用户机,服务器和健康管理平台位于同一主板或同一机箱内且服务器和健康管理平台之间通过HDMI/DVI视频接口、USB接口、I2C接口和LPC接口连接;嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台对外的接口为千兆以太网,用户机通过网口访问IPMI界面或访问HDMI/DVI视频接口的显示界面;ZYNQ芯片是典型的SOPC,用于实现软件开发与硬件逻辑开发相互协同。ZYNQ芯片包括PL单元和PS单元,PL单元和PS单元之间通过AXI总线连接;PS单元用于实现数据传输,PS单元的linux开发通过petalinux工具完成,开发的内容包括接口驱动、数据采集和网络虚拟;PL单元用于实现压缩算法和解压缩算法,确保HDMI/DVI视频接口能够通过千兆网口。PL单元采用FPGA逻辑单元,PS单元包括双核ARM-A9处理器,双核ARM-A9处理器包括标准的USB接口和I2C接口;ZYNQ芯片用于实现ARM-A9处理器上的软件开发与FPGA逻辑单元上的硬件逻辑开发相互协同。
[0067] 实施例3:
[0068] 如附图2所示,以一个具体实施的项目为例,具体步骤如下:
[0069] (ⅰ)、I2C接口采集服务器的各种电压参数,电压参数包括CPU、存储模块、交换模块和桥片模块的温度参数以及风扇的转速参数,DVI接口、USB接口、LPC接口以及UART接口均与相应的接口连接;
[0070] (ⅱ)、DVI接口最大支持1080P,通过压缩算法对数据进行压缩;压缩算法采用JPEG-LS无损压缩算法,根据数据量的大小调整算法的压缩比率,满足网络传输的带宽;
[0071] (ⅲ)、压缩后的数据经过AXI总线进入PS单元转换成网络信号;
[0072] (ⅳ)、USB接口与服务器相连,通过网络透传用户机的USB设备信息,此处需要USB的重定向技术;由于DVI接口和USB接口会同时使用,DVI接口的数据量较大,USB接口的信息量较少,在DVI接口传输的帧间隙传输USB接口的数据;
[0073] (ⅴ)、I2C接口采集健康参数采用轮询的方式,实时更新ARM-A9处理器中的数据参数;
[0074] (ⅵ)、利用petalinux移植OpenBMC中的网络化和cgi代码,生成IPMI界面,实时读取ARM-A9处理器中的数据参数。
[0075] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
权利要求:1.一种基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法,其特征在于,该方法具体如下:
S1、位于同一主板或同一机箱内的服务器和健康管理平台之间通过HDMI/DVI视频接口、USB接口、I2C接口和LPC接口连接,健康管理平台内嵌入ZYNQ芯片;
S2、嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台对外的接口为千兆以太网,用户机通过网口访问IPMI界面或访问HDMI/DVI视频接口的显示界面。
2.根据权利要求1所述的基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法,其特征在于,所述ZYNQ芯片包括PL单元和PS单元,PL单元和PS单元之间通过AXI总线连接。
3.根据权利要求2所述的基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法,其特征在于,所述PL单元采用FPGA逻辑单元,PS单元包括双核ARM-A9处理器,ZYNQ芯片用于实现ARM-A9处理器上的软件开发与FPGA逻辑单元上的硬件逻辑开发相互协同。
4.根据权利要求3所述的基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法及系统,其特征在于,所述双核ARM-A9处理器包括标准的USB接口和I2C接口,数据传输在PS单元中实现;PS单元的linux开发通过petalinux工具完成,开发的内容包括接口驱动、数据采集和网络虚拟化。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法,其特征在于,所述HDMI/DVI视频接口通过压缩算法实现通过千兆网口,压缩算法和解压缩算法在PL单元中实现。
6.根据权利要求3或4所述的基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法,其特征在于,所述实现ARM-A9处理器上的软件开发与FPGA逻辑单元上的硬件逻辑开发相互协同的具体步骤如下:
(1)、通过系统功能分析将系统划分为软件部分和硬件部分;
(2)、软件部分通过开发工具Petalinux完成软件接口和驱动设计的开发;
(3)、同时硬件部分通过开发工具Vivado完成硬件系统搭建;
(4)、软件部分和硬件部分两者之间进行信息交互,即软硬件协同设计,使嵌入式开发更便捷高效;
(5)、系统的联合仿真和调试,并判断是否满足设计参数:
①、若满足设计参数,则执行步骤(7);
②、若不满足设计参数,则执行步骤(6);
(6)、进行迭代设计;
(7)、完成设计。
7.根据权利要求5所述的基于ZYNQ的健康管理平台的实现方法,其特征在于,所述步骤S2中嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台对外的接口为千兆以太网,用户机通过网口访问IPMI界面或访问HDMI/DVI视频接口的显示界面的具体步骤如下:
S201、I2C接口采集服务器的各种电压参数,电压参数包括CPU、存储模块、交换模块和桥片模块的温度参数以及风扇的转速参数,DVI接口、USB接口、LPC接口以及UART接口均与相应的接口连接;
S202、DVI接口最大支持1080P,通过压缩算法对数据进行压缩;压缩算法采用JPEG-LS无损压缩算法,根据数据量的大小调整算法的压缩比率,满足网络传输的带宽;
S203、压缩后的数据经过AXI总线进入PS单元转换成网络信号;
S204、USB接口与服务器相连,通过网络透传用户机的USB设备信息,在DVI接口传输的帧间隙传输USB接口的数据;
S205、I2C接口采集健康参数采用轮询的方式,实时更新ARM-A9处理器中的数据参数;
S206、利用petalinux移植OpenBMC中的网络化和cgi代码,生成IPMI界面,实时读取ARM-A9处理器中的数据参数。
8.一种基于ZYNQ的健康管理平台的实现系统,其特征在于,该系统包括服务器、嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台和用户机,服务器和健康管理平台位于同一主板或同一机箱内且服务器和健康管理平台之间通过HDMI/DVI视频接口、USB接口、I2C接口和LPC接口连接;嵌入ZYNQ芯片的健康管理平台对外的接口为千兆以太网,用户机通过网口访问IPMI界面或访问HDMI/DVI视频接口的显示界面;
ZYNQ芯片用于实现软件开发与硬件逻辑开发相互协同。
9.根据权利要求8所述的基于ZYNQ的健康管理平台的实现系统,其特征在于,所述ZYNQ芯片包括PL单元和PS单元,PL单元和PS单元之间通过AXI总线连接
PS单元用于实现数据传输,PS单元的linux开发通过petalinux工具完成,开发的内容包括接口驱动、数据采集和网络虚拟;
PL单元用于实现压缩算法和解压缩算法,确保HDMI/DVI视频接口能够通过千兆网口。
10.根据权利要求9所述的基于ZYNQ的健康管理平台的实现系统,其特征在于,所述PL单元采用FPGA逻辑单元,PS单元包括双核ARM-A9处理器,双核ARM-A9处理器包括标准的USB接口和I2C接口;ZYNQ芯片用于实现ARM-A9处理器上的软件开发与FPGA逻辑单元上的硬件逻辑开发相互协同。
公开号:CN110597689
申请号:CN201910868952.8A
发明人:王培培 滕达 齐乐 杨林鹏 王果山
申请人:山东超越数控电子股份有限公司
申请日:2019-09-16
公开日:2019-12-20