VPX板卡IPMC設計

王全振，全洪飛

1 引言

IPMI（智能平臺管理接口）是一種開放標準的硬件管理接口，用于VPX、ATCA等系統中，IPMC（智能平臺管理控制器）是IPMI的控制器，一般采用微控制器實現。IPMB（智能平臺管理總線）其物理層使用IPMC的IIC總線實現。

2 IPMC介紹

本設計中VPX系統的IPMC共有兩路IPMB，通過P0連接器的SM[3：0]四個pin與背板上的IPMB總線相連。IPMC是ChMC（機箱管理器）訪問各板卡的接口，可以實現以下功能：

（1）實現板卡上下電及重啟等控制。

（2）由兩路I2C構成IPMB總線，響應系統命令并進行相應處理。

（3）進行溫度、電壓等檢測、功能自檢上報。

（4）將功能電路的故障信息上報給控制板的ChMC。

3 IPMC電路設計

VPX板卡IPMC電路框圖如圖1所示。MCU（微控制器）采用北京兆易創新科技股份有限公司的GD32F103CBT6芯片，GD32系列MCU是國產處理器，時鐘主頻108MHz，超過STM32F1系列的72MHz。IPMC電路單元采用獨立的3.3V_AUX供電，背板提供的最大功率為1.32W，GD32系列芯片在所有外設開啟、時鐘頻率108MHz時消耗的電流仍不超過50mA，完全能夠滿足標準要求。

MCU根據機箱管理器ChMC要求控制整板電源使能，實現板卡上下電及重啟功能。MCU有10通道ADC，采集板上不同的電壓，實現過壓、欠壓報警功能。芯片內部自帶溫度傳感器，無需再外掛傳感器芯片，節省了BOM成本。兩路I2C通過P0連接器連接到背板IPMB總線。JTAG和串口提供程序的下載和調試通路。

圖1 IPMC電路框圖

4 IPMB設計

IPMI規定IPMB需要支持熱插拔功能，使用Linear公司的LTC4303IDD可滿足要求，該芯片支持熱插拔，具有I2C總線阻塞恢復功能，當SDOUT和SCLOUT被拉低的時間超過30ms時，LTC4303自動切斷數據和時鐘連接，此時LTC4303將在SCLOUT上產生16個時鐘脈沖，釋放總線，釋放后總線自動恢復空閑狀態，避免了總線鎖死。

LTC4303IDD芯片是漏極開路輸出，時鐘和數據總線上需要接上拉電阻以輸出高電平。根據設計經驗，當負載較多的時候，上拉電阻阻值可使用1.5K～5K之間數值，負載較少的時候，上拉電阻可使用4.7K以上。IPMB總線的電阻放在背板上，不再需要各板卡單獨端接。由于機箱內板卡可多達16個，負載較多，背板上選用的上拉電阻為2.2K，隔離芯片總線一側不再需要接上拉電阻，隔離芯片板卡一側電路根據芯片手冊要求接10K上拉電阻。隔離芯片電路如圖2所示。

圖2 隔離芯片電路

5 結束語

本文主要介紹了IPMC、IPMI、IPMB等相關知識，基于VPX板卡并結合實際項目經驗推薦可靠、穩定的國產化主控芯片，在國產化需求日益提高的大背景下，此電路設計可參考直接應用。