[數(shù)字電源系列文章]數(shù)字電源：我為什么必須關(guān)注集成呢？

我們?yōu)槭裁匆P(guān)心標(biāo)準(zhǔn)呢？

21世紀(jì)初，電信和服務(wù)器行業(yè)開(kāi)始轉(zhuǎn)向基于標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)以降低成本。這種想法意在使不同的供應(yīng)商能夠?qū)崿F(xiàn)即插即用，特別是在那些未被差異化所劃定的領(lǐng)域中。

PCI Industrial Computer Manufacturers Group (PICMG)是其背后的推動(dòng)力之一。PICMG支持高級(jí)夾層卡(Advanced Mezzanine Card)、Advanced TCA、CompactPCI和其他的硬件接口和標(biāo)準(zhǔn)。第二個(gè)推動(dòng)力來(lái)自于英特爾(Intel)和惠普(Hewlett Packard，簡(jiǎn)稱(chēng)HP)公司。Intel和HP推動(dòng)了服務(wù)器/通信插板管理標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，此類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)可通過(guò)插板控制器和接口的定義來(lái)實(shí)現(xiàn)高可用性解決方案。用于管理服務(wù)器/通信插板的這些現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)包括與I²C / SMBus / PMBus接口以提供負(fù)載點(diǎn)(POL)轉(zhuǎn)換器、溫度監(jiān)視器和風(fēng)扇等的控制和遙測(cè)。由于業(yè)界擁有一個(gè)精確定義的架構(gòu)(其采用了PMBus)，而且因?yàn)閿?shù)字電源產(chǎn)品采用PMBus作為主要的通信方法，所以我們應(yīng)了解相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)以及數(shù)字電源產(chǎn)品是怎樣適應(yīng)這些標(biāo)準(zhǔn)的。

標(biāo)準(zhǔn)

定義用于管理電源系統(tǒng)之接口的標(biāo)準(zhǔn)有兩種：

● 智能平臺(tái)管理接口(IPMI)

● 硬件平臺(tái)接口(HPI)

IPMI植根于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)。HPI則源于通信行業(yè)。在這兩種標(biāo)準(zhǔn)中，其各自所屬的行業(yè)開(kāi)始從垂直整合架構(gòu)轉(zhuǎn)移到商用現(xiàn)成品(COTS)架構(gòu)，而且兩者都必須處理高可靠性/可用性。人們?yōu)榇酥贫讼嚓P(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)來(lái)自不同供應(yīng)商之產(chǎn)品的集成，而且這兩個(gè)行業(yè)皆必須應(yīng)對(duì)平臺(tái)管理。

IPMI

IPMI是一種基于信息的標(biāo)準(zhǔn)，而且其關(guān)鍵的定義屬性是它與主平臺(tái)(在大多數(shù)場(chǎng)合中是一個(gè)操作系統(tǒng))垂直。通信以邊帶(公用網(wǎng)絡(luò)接口)或帶外(專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)接口)的形式進(jìn)行。邊帶通信通過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口控制器(NIC)來(lái)進(jìn)行。

帶外通信通過(guò)一個(gè)專(zhuān)用局域網(wǎng)(LAN)來(lái)進(jìn)行。帶外通信的性能通常更好，因?yàn)椴捎昧艘粋€(gè)與一般話(huà)務(wù)量不存在競(jìng)爭(zhēng)的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)。IPMI通信獨(dú)立的目的是其允許在系統(tǒng)起動(dòng)或引導(dǎo)之前進(jìn)行通信。

IPMI標(biāo)準(zhǔn)利用一個(gè)寬帶管理控制器(BMC)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該控制器負(fù)責(zé)管理與負(fù)載和NIC或LAN的通信。然而，兩個(gè)BMC也可通過(guò)一個(gè)智能平臺(tái)管理總線(xiàn)/橋接器(IPMB)實(shí)現(xiàn)相互通信，IPMB是內(nèi)部集成電路總線(xiàn)(I²C)的一種增強(qiáng)形式。

這與數(shù)字電源有什么關(guān)系呢？

BMC具有一個(gè)能夠監(jiān)視電源、風(fēng)扇和其他硬件的I²C / SMBus / PMBus接口。圖1示出了典型方框圖。

圖1：至基板管理控制器的接口(資料來(lái)源：Wikipedia)。

BMC與數(shù)字電源及其他設(shè)備進(jìn)行通信以支持IPMI特性集，從而提供：

● 遙測(cè)

● 配置

● 控制

● 恢復(fù)

● 診斷

BMC依賴(lài)于PMBus標(biāo)準(zhǔn)，因此BMC固件可跨多個(gè)數(shù)字電源器件工作。采用數(shù)字電源POL和管理器可通過(guò)盡量減少定制固件簡(jiǎn)化與BMC的集成。

HPI

HPI是一種用于容錯(cuò)和高可用性系統(tǒng)的應(yīng)用程序接口(API)。HPI通常作為一種邊帶接口實(shí)現(xiàn)。如果您下載的是Release 1代碼頭文件，就會(huì)注意到它是一個(gè)C語(yǔ)言頭文件。Release 2也具有一個(gè)頭文件，和一種簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)配對(duì)。Release 3 / 4具有一個(gè)頭文件和一種電信計(jì)算架構(gòu)(TCA)配對(duì)。Release 5則配對(duì)至高級(jí)電信計(jì)算架構(gòu)(ATCA)。而IPMI是一種基于信息的標(biāo)準(zhǔn)，HPI是一種編程標(biāo)準(zhǔn)。

HPI基于一個(gè)硬件和資源模型。這些域資源可從HPI訪(fǎng)問(wèn)。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，HPI是一種自描述系統(tǒng)。圖2示出了其架構(gòu)。

圖2：IPMI結(jié)構(gòu)框圖。

和IPMI一樣，HPI可以利用傳感器、控制器、電壓、電源管理，包括熱插拔(Hot Swap)。

這與數(shù)字電源有什么關(guān)系呢？

只有間接的關(guān)系。HPI工作于軟件堆棧的中間件層，且不直接控制硬件。它依靠較低的層與硬件通信，一般是通過(guò)一個(gè)IPMI接口。

例如，HPI在A(yíng)TCA系統(tǒng)中大量使用，因此配對(duì)定義了TCA目標(biāo)，如底板、機(jī)架管理器和載板控制器中的資源。這些資源基本上都具有某種支持I²C / SMBus / PMBus并實(shí)現(xiàn)至HPI之連接的插板控制器。有些資源甚至依據(jù)IPMI原理建模。

對(duì)于A(yíng)TCA / HPI設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，采用一個(gè)IPMI管理控制器(IPMC)以管理硬件/插板是很常見(jiàn)的，而且ATCA / HPI平臺(tái)將包括一種用于每個(gè)IPMC實(shí)體的資源。這些資源全部成為HPI定義之層次結(jié)構(gòu)樹(shù)的一部分。

通過(guò)查閱針對(duì)艾默生網(wǎng)絡(luò)電源上的Centellis 3000的艾默生ATCA通信服務(wù)器文件“IPMI傳感器事件至HPI事件配對(duì)參考指南(IPMI Sensor Event to HPI Event Mapping Reference Guide)”，您可以大概了解其工作原理。

在第5列中，您將看到+1.8V IPMI誤差門(mén)限事件直接配對(duì)至一個(gè)HPI事件和IPMI事件。

一個(gè)兼用兩種標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)HPI軟件API，這樣它將采用IPMI通信以通過(guò)PMBus訪(fǎng)問(wèn)負(fù)載。

PMBus的價(jià)值

通過(guò)允許實(shí)施方案與支持PMBus標(biāo)準(zhǔn)的多個(gè)數(shù)字電源器件配合運(yùn)作，PMBus標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了IPMI和HPI標(biāo)準(zhǔn)。這使得固件實(shí)施方案經(jīng)過(guò)一次“鑒定”之后就能在采用不同數(shù)字電源器件的新設(shè)計(jì)中重復(fù)使用。

定制代碼？

您是否應(yīng)當(dāng)采用上述標(biāo)準(zhǔn)呢？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題沒(méi)有簡(jiǎn)單的答案。有些行業(yè)正式采納了此類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，有些行業(yè)是非正式地采納，有些是受到了其影響，其他的行業(yè)則是按照既定的發(fā)展路線(xiàn)圖“自行其事”。從固件的角度來(lái)看，即使是定制固件也可依靠PMBus標(biāo)準(zhǔn)并實(shí)現(xiàn)固件重用。我的建議是：作為最低要求，至少花一點(diǎn)時(shí)間了解一下IPMI和HPI，以弄清哪些是您能夠重復(fù)使用的，即使您所重用的全部都是概念亦無(wú)妨。通過(guò)研究架構(gòu)可獲知問(wèn)題是怎樣解決的，從而學(xué)到許多的東西。

總結(jié)

數(shù)字電源器件并非存在于真空之中。業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)現(xiàn)方案依賴(lài)于PMBus，因而固件可與多種器件配合工作：無(wú)需進(jìn)行代碼再鑒定(code re-qualification)。標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用降低了成本。即使您并未執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)它們及其所解決的問(wèn)題有一個(gè)基本的了解也是很有價(jià)值的。

詞匯表

IPMI － 智能平臺(tái)管理接口

IPMB － 智能平臺(tái)管理總線(xiàn)/橋接器

HPI － 硬件平臺(tái)接口

SMBus － 系統(tǒng)管理總線(xiàn)

PMBus － 電源管理總線(xiàn)

I²C － 內(nèi)部集成電路總線(xiàn)

NIC － 網(wǎng)絡(luò)接口控制器

LAN － 局域網(wǎng)

BMC － 基板管理控制器

COTS － 商用現(xiàn)貨

LPC － 低引腳數(shù)總線(xiàn)

PICMG － PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商組織