[数字电源系列文章]数字电源：我为什么必须关注集成呢？

我们为什么要关心标准呢？

21世纪初，电信和服务器行业开始转向基于标准的平台以降低成本。这种想法意在使不同的供应商能够实现即插即用，特别是在那些未被差异化所划定的领域中。

PCI Industrial Computer Manufacturers Group (PICMG)是其背后的推动力之一。PICMG支持高级夹层卡(Advanced Mezzanine Card)、Advanced TCA、CompactPCI和其他的硬件接口和标准。第二个推动力来自于英特尔(Intel)和惠普(Hewlett Packard，简称HP)公司。Intel和HP推动了服务器/通信插板管理标准的制定工作，此类标准可通过插板控制器和接口的定义来实现高可用性解决方案。用于管理服务器/通信插板的这些现有标准包括与I²C / SMBus / PMBus接口以提供负载点(POL)转换器、温度监视器和风扇等的控制和遥测。由于业界拥有一个精确定义的架构(其采用了PMBus)，而且因为数字电源产品采用PMBus作为主要的通信方法，所以我们应了解相关的标准以及数字电源产品是怎样适应这些标准的。

标准

定义用于管理电源系统之接口的标准有两种：

● 智能平台管理接口(IPMI)

● 硬件平台接口(HPI)

IPMI植根于计算机系统行业。HPI则源于通信行业。在这两种标准中，其各自所属的行业开始从垂直整合架构转移到商用现成品(COTS)架构，而且两者都必须处理高可靠性/可用性。人们为此制定了相关的标准，以实现来自不同供应商之产品的集成，而且这两个行业皆必须应对平台管理。

IPMI

IPMI是一种基于信息的标准，而且其关键的定义属性是它与主平台(在大多数场合中是一个操作系统)垂直。通信以边带(公用网络接口)或带外(专用网络接口)的形式进行。边带通信通过一个网络接口控制器(NIC)来进行。

带外通信通过一个专用局域网(LAN)来进行。带外通信的性能通常更好，因为采用了一个与一般话务量不存在竞争的专用网络。IPMI通信独立的目的是其允许在系统起动或引导之前进行通信。

IPMI标准利用一个宽带管理控制器(BMC)来实现，该控制器负责管理与负载和NIC或LAN的通信。然而，两个BMC也可通过一个智能平台管理总线/桥接器(IPMB)实现相互通信，IPMB是内部集成电路总线(I²C)的一种增强形式。

这与数字电源有什么关系呢？

BMC具有一个能够监视电源、风扇和其他硬件的I²C / SMBus / PMBus接口。图1示出了典型方框图。

图1：至基板管理控制器的接口(资料来源：Wikipedia)。

BMC与数字电源及其他设备进行通信以支持IPMI特性集，从而提供：

● 遥测

● 配置

● 控制

● 恢复

● 诊断

BMC依赖于PMBus标准，因此BMC固件可跨多个数字电源器件工作。采用数字电源POL和管理器可通过尽量减少定制固件简化与BMC的集成。

HPI

HPI是一种用于容错和高可用性系统的应用程序接口(API)。HPI通常作为一种边带接口实现。如果您下载的是Release 1代码头文件，就会注意到它是一个C语言头文件。Release 2也具有一个头文件，和一种简单网络管理协议(SNMP)配对。Release 3 / 4具有一个头文件和一种电信计算架构(TCA)配对。Release 5则配对至高级电信计算架构(ATCA)。而IPMI是一种基于信息的标准，HPI是一种编程标准。

HPI基于一个硬件和资源模型。这些域资源可从HPI访问。从这个意义上来说，HPI是一种自描述系统。图2示出了其架构。

图2：IPMI结构框图。

和IPMI一样，HPI可以利用传感器、控制器、电压、电源管理，包括热插拔(Hot Swap)。

这与数字电源有什么关系呢？

只有间接的关系。HPI工作于软件堆栈的中间件层，且不直接控制硬件。它依靠较低的层与硬件通信，一般是通过一个IPMI接口。

例如，HPI在ATCA系统中大量使用，因此配对定义了TCA目标，如底板、机架管理器和载板控制器中的资源。这些资源基本上都具有某种支持I²C / SMBus / PMBus并实现至HPI之连接的插板控制器。有些资源甚至依据IPMI原理建模。

对于ATCA / HPI设计来说，采用一个IPMI管理控制器(IPMC)以管理硬件/插板是很常见的，而且ATCA / HPI平台将包括一种用于每个IPMC实体的资源。这些资源全部成为HPI定义之层次结构树的一部分。

通过查阅针对艾默生网络电源上的Centellis 3000的艾默生ATCA通信服务器文件“IPMI传感器事件至HPI事件配对参考指南(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，您将看到+1.8V IPMI误差门限事件直接配对至一个HPI事件和IPMI事件。

一个兼用两种标准的系统将实现HPI软件API，这样它将采用IPMI通信以通过PMBus访问负载。

PMBus的价值

通过允许实施方案与支持PMBus标准的多个数字电源器件配合运作，PMBus标准实现了IPMI和HPI标准。这使得固件实施方案经过一次“鉴定”之后就能在采用不同数字电源器件的新设计中重复使用。

定制代码？

您是否应当采用上述标准呢？对于这个问题没有简单的答案。有些行业正式采纳了此类标准，有些行业是非正式地采纳，有些是受到了其影响，其他的行业则是按照既定的发展路线图“自行其事”。从固件的角度来看，即使是定制固件也可依靠PMBus标准并实现固件重用。我的建议是：作为最低要求，至少花一点时间了解一下IPMI和HPI，以弄清哪些是您能够重复使用的，即使您所重用的全部都是概念亦无妨。通过研究架构可获知问题是怎样解决的，从而学到许多的东西。

总结

数字电源器件并非存在于真空之中。业界标准及其实现方案依赖于PMBus，因而固件可与多种器件配合工作：无需进行代码再鉴定(code re-qualification)。标准通过实现重复使用降低了成本。即使您并未执行相关标准，对它们及其所解决的问题有一个基本的了解也是很有价值的。

词汇表

IPMI － 智能平台管理接口

IPMB － 智能平台管理总线/桥接器

HPI － 硬件平台接口

SMBus － 系统管理总线

PMBus － 电源管理总线

I²C － 内部集成电路总线

NIC － 网络接口控制器

LAN － 局域网

BMC － 基板管理控制器

COTS － 商用现货

LPC － 低引脚数总线

PICMG － PCI工业计算机制造商组织