第2章 数字电源管理总线技术

1、第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用1人民邮电出版社数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用2人民邮电出版社第第2 2章章 数字电源管理总线技术数字电源管理总线技术第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用3人民邮电出版社本章主要内容本章主要内容2.1 2.1 电源管理总线规范电源管理总线规范 2.2 SMBus2.2 SMBus电源管理总线电源管理总线2.3 PMBus2.

2、3 PMBus电源管理总线电源管理总线2.4 CAN2.4 CAN电源管理总线电源管理总线2.2.5 5 IPMI IPMI智能平台管理接口智能平台管理接口2.2.6 6 I I2 2C C总线在数字电管理中的应用总线在数字电管理中的应用2.7 USB2.7 USB电源管理协议电源管理协议2.8 SPI2.8 SPI串行总线技术串行总线技术第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用4人民邮电出版社2.1 2.1 电源管理总线规范电源管理总线规范规范包括两部分：规范包括两部分：1.1.包括了常规性的必要条件，并且定义了传输接口、包括了常规

3、性的必要条件，并且定义了传输接口、电气接口以及对硬布线信号在时序方面的要求；电气接口以及对硬布线信号在时序方面的要求；2.2.定义了电源管理总线所使用的命令语言，电源管定义了电源管理总线所使用的命令语言，电源管理总线协议涉及电源系统架构和转换器中的很大一理总线协议涉及电源系统架构和转换器中的很大一片领域。片领域。 注：注：并非所有电源并非所有电源管理总线设备都一定管理总线设备都一定能支持所有可用的特能支持所有可用的特性、功能和命令性、功能和命令第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用5人民邮电出版社规范不包括：规范不包括：1.1.某台

4、或某一家族的特殊功率转换设备；某台或某一家族的特殊功率转换设备；2.2.一份对于任何单个的或整个的集成电路都使用的一份对于任何单个的或整个的集成电路都使用的规范；规范；3.3.直接的设备对设备通信，如模拟电流共享，实时直接的设备对设备通信，如模拟电流共享，实时模拟及数字电压跟踪，以及转换频率时钟信号。模拟及数字电压跟踪，以及转换频率时钟信号。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用6人民邮电出版社电源管理总线的附加可选功能包括：电源管理总线的附加可选功能包括：1.1.支持系统管理总线数据包误差校验协议；支持系统管理总线数据包误差校验协

5、议；2.2.临时充当总线主控器，并与主机进行通信；临时充当总线主控器，并与主机进行通信；3.3.需要进行通信时，通知主机；需要进行通信时，通知主机；4.4.信号输入写保护；信号输入写保护；5.5.通过系统管理总线接口对硬件升级。通过系统管理总线接口对硬件升级。 第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用7人民邮电出版社发送或读取命令的数据格式：发送或读取命令的数据格式：1.1.有一个带标度因子的两个字节无符号二进制整数有一个带标度因子的两个字节无符号二进制整数来发出命令并报告出来的线性等级；来发出命令并报告出来的线性等级；2.2.广受欢

6、迎的微处理器所采用的电压识别代码格式；广受欢迎的微处理器所采用的电压识别代码格式；3.3.直接格式，采用某种方程及为设备提供的系数。直接格式，采用某种方程及为设备提供的系数。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用8人民邮电出版社2.2.2 2 SMBusSMBus电源管理总线电源管理总线2.2.1 SMBus2.2.1 SMBus简介简介 Interl Interl公司和公司和DuracellDuracell公司合作开发了智公司合作开发了智能电池系统，其目的是做出一个与电池类型无关能电池系统，其目的是做出一个与电池类型无关的高级和精

7、确的电池管理系统，且使该智能电池的高级和精确的电池管理系统，且使该智能电池管理系统适用于不同的可充电电池的充电管理，管理系统适用于不同的可充电电池的充电管理，并降低智能电池管理系统支持多种通信控制协议并降低智能电池管理系统支持多种通信控制协议的负担，这个物理通信协议就是系统管理总线的负担，这个物理通信协议就是系统管理总线（SMBusSMBus），而命令语言就是智能电池数据。），而命令语言就是智能电池数据。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用9人民邮电出版社 SMBus SMBus实质上是实质上是I I2 2C C总线的一个改进版总

8、线的一个改进版本，是智能电池系统的物理层，智能电池本，是智能电池系统的物理层，智能电池系统的上一层发出命令，并在智能电池系系统的上一层发出命令，并在智能电池系统元件之间实现有关命令的响应，智能电统元件之间实现有关命令的响应，智能电池、智能充电器和智能选择器利用池、智能充电器和智能选择器利用SMBusSMBus的的通用命令可以完成相关控制信息的传送和通用命令可以完成相关控制信息的传送和响应。响应。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用10人民邮电出版社2.2.2 SMBus2.2.2 SMBus数据传输机制数据传输机制SMBusSMB

9、us总线拓扑结构总线拓扑结构第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用11人民邮电出版社SMBusSMBus的优点的优点：面积小、接口信号少、成本低、通信效率高；面积小、接口信号少、成本低、通信效率高；相对于并行总线节省了大量的硬件资源，可以实现从机相对于并行总线节省了大量的硬件资源，可以实现从机地址可编程，是一种真正的多主机总线；地址可编程，是一种真正的多主机总线；总线接口实现片内集成，在系统中增加或删除设备不会总线接口实现片内集成，在系统中增加或删除设备不会影响总线的其他电路；影响总线的其他电路；具有极低的电流消耗和抗高噪声干扰能力

10、；具有极低的电流消耗和抗高噪声干扰能力；工作的温度范围广工作的温度范围广第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用12人民邮电出版社SMBusSMBus与与I I2 2C C的差异的差异：二者二者的直流规范有差异，的直流规范有差异，SMBusSMBus的电气特性适应于极低功的电气特性适应于极低功耗的设备耗的设备；二者的时序差异较大，二者的时序差异较大，I I2 2C C以加速为主要目标，以加速为主要目标，SMBusSMBus以以更切合更切合SBSB及及ACPIACPI的需求为重点；的需求为重点；握手信号握手信号AckAck和和NAckN

11、Ack的用法及意义不同；的用法及意义不同；SMBusSMBus在网络层定义了在网络层定义了1111种总线协议来实现报文传输和高种总线协议来实现报文传输和高层应用。层应用。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用13人民邮电出版社2.2.3 3 PMBusPMBus电源管理总线电源管理总线 电源管理总线（电源管理总线（PMBusPMBus）为控制电源变换和管理器件）为控制电源变换和管理器件规定了数字通信协议。采用规定了数字通信协议。采用PMBusPMBus，根据标准命令集可以，根据标准命令集可以配置、监控和操作电源变换器。用配置、监控和

12、操作电源变换器。用PMBusPMBus命令，可以方便命令，可以方便地设置电源的工作参量、监控电源的工作和根据失效和报地设置电源的工作参量、监控电源的工作和根据失效和报警执行正确的测量。警执行正确的测量。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用14人民邮电出版社2.2.3.1 3.1 PMBusPMBus协协议议1.1.传输层传输层 PMBus PMBus的传输层是基于低成本的的传输层是基于低成本的SMBusSMBus的的1.11.1版本，版本，具有分组校验和主机通知的功能。具有分组校验和主机通知的功能。基于基于PMBusPMBus的数

13、字电源管理连接结构的数字电源管理连接结构第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用15人民邮电出版社2.2.控制语言控制语言标准主从通信顺序传输示意图标准主从通信顺序传输示意图 PMBus PMBus的电源设计控制语言是按照一个简单的命令的电源设计控制语言是按照一个简单的命令集进行的。集进行的。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用16人民邮电出版社 2.2.3.3.2 PMBus2 PMBus总线的应用总线的应用 应用应用PMBusPMBus协议，要求电源和有关协议，要求电

14、源和有关ICIC设计遵守其所要设计遵守其所要求的接口命令，求的接口命令，PMBusPMBus提供主计算机或系统管理器与提供主计算机或系统管理器与SMBusSMBus依从器件之间的串行通信。依从器件之间的串行通信。PMBusPMBus总线协议允许多电源管总线协议允许多电源管理产品，通过标准命令集理产品，通过标准命令集OEMOEM能够控制能够控制PMBusPMBus依从的电源变依从的电源变换器。换器。PMBusPMBus规范有两部分：规范有两部分：PartIPartI通用要求，包括硬件信号传输和电气接口以及通用要求，包括硬件信号传输和电气接口以及定时要求；定时要求；PartIIPartII命令语言

15、。命令语言。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用17人民邮电出版社PMBus Version 1.1PMBus Version 1.1可管理可管理AC-DCAC-DC和和DC-DCDC-DC电源电源第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用18人民邮电出版社为了遵守为了遵守PMBusPMBus规范，器件必须满足：规范，器件必须满足：器件必须满足器件必须满足PMBusPMBus规范中规范中PartIPartI的所有要求；的所有要求；器件至少支持有器件至少支持有PMBusPMB

16、us规范中规范中PartIIPartII规定的一个非制造规定的一个非制造商专门命令；商专门命令；若器件接受若器件接受PMBuPMBu命令码，则必须执行命令码，则必须执行PMBusPMBus规范规范PartIIPartII所描述的功能；所描述的功能；若器件不能接受给定的若器件不能接受给定的PMBusPMBus命令吗，则必须响应命令吗，则必须响应PMBusPMBus规范中规范中PartIIPartII所描述的失效管理和报告；所描述的失效管理和报告；根据电源应用，根据电源应用，PMBusPMBus器件内部或外部编程必须在控制器件内部或外部编程必须在控制状态下启动和开始工作。状态下启动和开始工作。第第

17、1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用19人民邮电出版社2.2.4 4 CANCAN电源管理总线电源管理总线 CAN CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，它最初出现在通信网络，它最初出现在2020世纪末的汽车工业中。随着现世纪末的汽车工业中。随着现代电源系统的复杂程度不断提高，电源管理的功能需求日代电源系统的复杂程度不断提高，电源管理的功能需求日趋增多，趋增多，CANCAN总线技术也被越来越多地应用于电源管理领域。总线技术也被越来越多地应用于电源管理领域。第第1章章 数

18、字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用20人民邮电出版社2.4.1 CAN2.4.1 CAN总线特点总线特点 系统灵活系统灵活信息路由简单信息路由简单信息发送灵活信息发送灵活数据连续性好数据连续性好通信距离远通信距离远权限管理灵活权限管理灵活仲裁高效仲裁高效安全可靠安全可靠故障分离故障分离节电容量大节电容量大第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用21人民邮电出版社2.4.2 CAN2.4.2 CAN的协议栈结构的协议栈结构 1.CAN1.CAN总线的分层结构与功能总线的分层结构与功能第

19、第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用22人民邮电出版社2.CAN2.CAN总线的通信规则总线的通信规则总线访问总线访问仲裁仲裁出错标注出错标注编码编码/ /解码解码超载标注超载标注第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用23人民邮电出版社2.4.3 CAN2.4.3 CAN报文的帧结构报文的帧结构 1.CAN1.CAN报文的帧类型报文的帧类型（1 1）数据帧）数据帧帧结束帧结束帧起始帧起始ACKACK场场第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技

20、术及其应用数字电源技术及其应用24人民邮电出版社仲裁场仲裁场帧起始帧起始仲裁场仲裁场标志符标志符RTRRTR第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用25人民邮电出版社控制场控制场第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用26人民邮电出版社CRCCRC场场应答场应答场CRCCRC场场ACKACK场场应答间隙应答间隙应答界定符应答界定符帧结束帧结束第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用27人民邮电出版社（2 2）远程帧）

21、远程帧帧结束帧结束第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用28人民邮电出版社（3 3）错误帧）错误帧第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用29人民邮电出版社 （4 4）超载帧）超载帧第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用30人民邮电出版社 （5 5）帧间空间）帧间空间帧间空间包括间歇场和总线空闲场，对于前面已发送帧间空间包括间歇场和总线空闲场，对于前面已发送报文的报文的“错误被动错误被动”站还有暂停发送场；站还有

22、暂停发送场；间歇场由间歇场由3 3个隐性位组成，间歇期间，不允许启动发送个隐性位组成，间歇期间，不允许启动发送数据帧或远程帧，仅起标注超载作用；数据帧或远程帧，仅起标注超载作用；总线空闲场周期可为任意长度。此时总线是开放的。总线空闲场周期可为任意长度。此时总线是开放的。在其他报文发送期间，暂被挂起的待发送报文紧随间歇在其他报文发送期间，暂被挂起的待发送报文紧随间歇场第一位开始。当检测到总线上的显性位将被理解为帧场第一位开始。当检测到总线上的显性位将被理解为帧起始。起始。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用31人民邮电出版社2.CA

23、N2.CAN报文的帧格式报文的帧格式（1 1）CAN2.0BCAN2.0B标准帧标准帧第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用32人民邮电出版社（2 2）CAN2.0BCAN2.0B扩展帧扩展帧第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用33人民邮电出版社3.CAN3.CAN报文的分类报文的分类（1 1）命令类报文）命令类报文 命令字节表明此报文的命令内容，其值定义为：命令字节表明此报文的命令内容，其值定义为：00H-00H-01H01H为保留，为保留，02H02H为故障命令，为

24、故障命令，03H03H为同步命令，为同步命令，04H04H为同步应为同步应答命令，答命令，05H05H为调试操作命令，为调试操作命令，06H06H为下载操作命令，为下载操作命令，07H07H为为工作操作命令。工作操作命令。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用34人民邮电出版社（2 2）工作类报文）工作类报文 工作类报文即车身控制报文，工作类报文即车身控制报文，用于传送因子编用于传送因子编码，由各子节点以点对点模式向主节点或由主码，由各子节点以点对点模式向主节点或由主节点以广播模式向各子节点发送。节点以广播模式向各子节点发送。第第1

25、章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用35人民邮电出版社（3 3）调试类报文）调试类报文 调试类报文由调试节点如调试类报文由调试节点如PCPC以一对多模式以一对多模式向各节点发送或各节点以点对点模式向调试节向各节点发送或各节点以点对点模式向调试节点发送，用以联机对各节点的在线调试运行。点发送，用以联机对各节点的在线调试运行。 调试任务可分为读寄存器、读端口、读内调试任务可分为读寄存器、读端口、读内存、读版本号、写寄存器、写端口、写内存和存、读版本号、写寄存器、写端口、写内存和车身控制操作车身控制操作8 8种。种。第第1章章 数字电源技术及

26、其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用36人民邮电出版社（4 4）下载类报文）下载类报文 下载类报文由下载节点（下载类报文由下载节点（PCPC）以点对点）以点对点模式向各节点发送，用以联机对各节点的在模式向各节点发送，用以联机对各节点的在线下载运行。线下载运行。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用37人民邮电出版社2.4.4 CAN2.4.4 CAN总线系统的组成结构总线系统的组成结构 第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用38人民邮

27、电出版社1.CAN1.CAN控制器与收发器控制器与收发器控制器控制器 CANCAN控制器是以一块可编程芯片上的逻辑电路的组合来控制器是以一块可编程芯片上的逻辑电路的组合来实现相关功能，对外提供与微处理器物理线路接口的芯片。实现相关功能，对外提供与微处理器物理线路接口的芯片。通过对通过对CANCAN控制器的编程，控制器的编程，CPUCPU可以设置它的工作方式，控制可以设置它的工作方式，控制其工作状态，进行数据的发送和接受，并把应用层建立在它其工作状态，进行数据的发送和接受，并把应用层建立在它的基础之上。的基础之上。 目前流行的控制器有两大类：一类是独立的目前流行的控制器有两大类：一类是独立的CA

28、NCAN控制器，控制器，如如SJA1000SJA1000等。其使用灵活，可以与多种类型单片机、微型等。其使用灵活，可以与多种类型单片机、微型计算机的各类标准总线进行接口组合；另一类是带有在片计算机的各类标准总线进行接口组合；另一类是带有在片CANCAN的微控制器，如的微控制器，如P8XC591P8XC591等。其应用在许多特定情况下，等。其应用在许多特定情况下，使电路设计简化，结构紧凑，效率提高。使电路设计简化，结构紧凑，效率提高。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用39人民邮电出版社收发器收发器 CANCAN总线收发器提供了总线

29、收发器提供了CANCAN控制器与物理总线之间的接控制器与物理总线之间的接口，是影响系统网络性能的关键因素之一。口，是影响系统网络性能的关键因素之一。 CAN CAN收发器可以提高总线驱动能力，增加通信抗干扰能收发器可以提高总线驱动能力，增加通信抗干扰能力和对力和对CANCAN控制器的差动接受能力，其差分接收器共模抑制控制器的差动接受能力，其差分接收器共模抑制比宽，抗电磁干扰。它与比宽，抗电磁干扰。它与ISO11898ISO11898标准兼容，速度高达标准兼容，速度高达1Mbit/s1Mbit/s可以抗强干扰。一般内部有总线保护电路和限流电可以抗强干扰。一般内部有总线保护电路和限流电路，并具有低

30、电流待机工作方式和降低射频干扰的斜率控路，并具有低电流待机工作方式和降低射频干扰的斜率控制。限流电路可防止发送输出级短路而损坏电路。制。限流电路可防止发送输出级短路而损坏电路。 第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用40人民邮电出版社2.CAN2.CAN总线系统的节点总线系统的节点一个一个CANCAN总线网络上，最多可挂接总线网络上，最多可挂接110110个节电设备。个节电设备。CANCAN节点的结构图如下：节点的结构图如下：第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用41人民

31、邮电出版社3.CAN3.CAN总线系统的拓扑结构总线系统的拓扑结构（1 1）星型拓扑结构）星型拓扑结构 以中央节点为中心与各节点连接而组成，各节点以中央节点为中心与各节点连接而组成，各节点与中央节点通过点对点方式连接，中央节点执行集中与中央节点通过点对点方式连接，中央节点执行集中式通信控制策略。是目前最常用的一种网络拓扑结构。式通信控制策略。是目前最常用的一种网络拓扑结构。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用42人民邮电出版社优点优点当某节点发生故障，不会导致整个网络的通信当某节点发生故障，不会导致整个网络的通信中断，同时可以很容

32、易地移动、隔绝或与其他中断，同时可以很容易地移动、隔绝或与其他网络相连，易于扩展。网络相连，易于扩展。缺点缺点中央节点的失败将会造成整个星型网络瘫痪，中央节点的失败将会造成整个星型网络瘫痪，因此中央节点很复杂，任务也重。因此中央节点很复杂，任务也重。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用43人民邮电出版社（2 2）总线型拓扑结构）总线型拓扑结构 用一条称为总线的中央主电缆，将相互之用一条称为总线的中央主电缆，将相互之间以线性方式连接的工作站连接起来的布局方间以线性方式连接的工作站连接起来的布局方式。单纯的总线拓扑结构很少被采用。式。

33、单纯的总线拓扑结构很少被采用。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用44人民邮电出版社优点优点容易实现，组件成本较低。容易实现，组件成本较低。缺点缺点扩展性差，且当总线上某个节点中断或故障将扩展性差，且当总线上某个节点中断或故障将会影响整个网络的数据传输。会影响整个网络的数据传输。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用45人民邮电出版社（3 3）环型拓扑结构）环型拓扑结构 各节点通过环路接口连在一条首尾相连的各节点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中，环路上任

34、何节点均可以闭合环形通信线路中，环路上任何节点均可以发送信息。一些发送信息。一些CANCAN总线网络采用双环型结构总线网络采用双环型结构以提高容错性。以提高容错性。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用46人民邮电出版社优点优点数据可以单向传输也可以双向传输。数据可以单向传输也可以双向传输。缺点缺点当节点增加时时间也随之变长，且单纯的环型当节点增加时时间也随之变长，且单纯的环型拓扑结构非常不灵活，也不易扩展，若某一节拓扑结构非常不灵活，也不易扩展，若某一节点或某处线缆发生故障，将会造成整个网络瘫点或某处线缆发生故障，将会造成整个网络

35、瘫痪。痪。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用47人民邮电出版社（4 4）网状拓扑结构）网状拓扑结构 每个节点都是直接互联的，数据能够从发送地直每个节点都是直接互联的，数据能够从发送地直接传输到目的地。实际应用中，多选择半网状结构，接传输到目的地。实际应用中，多选择半网状结构，直接连接网络中关键的节点，次要的节点通过星型或直接连接网络中关键的节点，次要的节点通过星型或环型结构连接环型结构连接。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用48人民邮电出版社优点优点若一处连接出了

36、问题，可轻易并迅速地改变数若一处连接出了问题，可轻易并迅速地改变数据传输路径，两节点之间的数据传输链路有多据传输路径，两节点之间的数据传输链路有多条，因而具有很强的容错性。条，因而具有很强的容错性。缺点缺点需要大量的专用线路，成本较高。需要大量的专用线路，成本较高。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用49人民邮电出版社2.4.5 CAN2.4.5 CAN总线系统的通信机制总线系统的通信机制1.CAN1.CAN总线的通信方式总线的通信方式（1 1）多主式通信方式）多主式通信方式 网络上任意一节点均可在任意时刻主动地向网络网络上任意一

37、节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从。这是上其他节点发送信息，而不分主从。这是CANCAN总线的总线的基本协议支持的工作方式，无需上层协议的支持。基本协议支持的工作方式，无需上层协议的支持。 多主式通信方式灵活，且无需占地址等节点信息。多主式通信方式灵活，且无需占地址等节点信息。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用50人民邮电出版社（2 2）主从式通信方式）主从式通信方式 整个系统的通信活动依靠主站中的调度器来安排，整个系统的通信活动依靠主站中的调度器来安排，各节点不能像多主式中那样平等地进行信息交换。各节

38、点不能像多主式中那样平等地进行信息交换。 采用主从式通信方式必须采取必要的措施去解决采用主从式通信方式必须采取必要的措施去解决瓶颈问题。瓶颈问题。目前的目前的CANCAN网络一般采用多主网络一般采用多主式和主从式相结合的结构，式和主从式相结合的结构，这种结构比较灵活且具有较这种结构比较灵活且具有较高的实时性和可靠性。高的实时性和可靠性。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用51人民邮电出版社2.CAN2.CAN总线仲裁机制总线仲裁机制 解决总线访问冲突的仲裁规则是通过仲裁每个标识解决总线访问冲突的仲裁规则是通过仲裁每个标识位，即每个

39、节点都逐位检测总线电平。按照位，即每个节点都逐位检测总线电平。按照“线与线与”机机制，即显性状态（逻辑制，即显性状态（逻辑0 0）能够改写隐性状态（逻辑）能够改写隐性状态（逻辑1 1），），当某个节点失去总线分配竞争时，则表现为隐性发送和当某个节点失去总线分配竞争时，则表现为隐性发送和显性观测状态。所有退出竞争的节点成为那些最高优先显性观测状态。所有退出竞争的节点成为那些最高优先级信息的接收器，并且不再试图发送自己的信息，直至级信息的接收器，并且不再试图发送自己的信息，直至总线再次空闲。总线再次空闲。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及

40、其应用52人民邮电出版社3.CAN3.CAN错误检测机制错误检测机制 CANCAN拥有互补的错误检测机制，错误漏检的拥有互补的错误检测机制，错误漏检的概率几乎为零。它包含概率几乎为零。它包含5 5种不同的检查方法种不同的检查方法。位检查位检查位填充检查位填充检查格式检查格式检查应答检查应答检查循环冗余检查（循环冗余检查（CRCCRC）第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用53人民邮电出版社2.5 IPMI2.5 IPMI智能平台管理接口智能平台管理接口 智能平台管理是指系统自动地实现对平台智能平台管理是指系统自动地实现对平台管理硬件

41、和固件的监测和恢复，其最主要的特管理硬件和固件的监测和恢复，其最主要的特点是：对平台信息的监测、记录和恢复等功能点是：对平台信息的监测、记录和恢复等功能的实现是独立于的实现是独立于CPUCPU、BIOSBIOS和操作系统的，即和操作系统的，即在系统下电时，平台管理功能还是可用的。在系统下电时，平台管理功能还是可用的。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用54人民邮电出版社2.5.1 IPMI2.5.1 IPMI简介简介 IPMIIPMI是只能平台管理接口标准，该标准定是只能平台管理接口标准，该标准定义了系统管理人员如何实现对系统硬件

42、和传感义了系统管理人员如何实现对系统硬件和传感器等信息的监测，对系统组件的控制，及对重器等信息的监测，对系统组件的控制，及对重要系统事件日志的检索，实现远程管理和恢复要系统事件日志的检索，实现远程管理和恢复等功能。等功能。 IPMIIPMI智能平台管理监测的硬件信息包括：智能平台管理监测的硬件信息包括：CPUCPU运作、风扇转速、系统温度及电压等。运作、风扇转速、系统温度及电压等。IPMIIPMI还提供了警告和系统恢复等功能，在故障发生还提供了警告和系统恢复等功能，在故障发生时发出警告，并在必要时执行系统恢复操作。时发出警告，并在必要时执行系统恢复操作。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字

43、电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用55人民邮电出版社 IPMI IPMI标准还提供了跨平台系统硬件管理功标准还提供了跨平台系统硬件管理功能，使不同平台的集中管理成为可能，该标准能，使不同平台的集中管理成为可能，该标准是实现高可用性系统的一个关键因素。是实现高可用性系统的一个关键因素。 IPMIIPMI是检测电源、风扇、电压和温度等基是检测电源、风扇、电压和温度等基本服务器部件的基于消息的硬件管理规范，这本服务器部件的基于消息的硬件管理规范，这项规范在芯片级上实现，并采用了基板管理控项规范在芯片级上实现，并采用了基板管理控制器（制器（BMCBMC），使平台管理功能的实现

44、独立于），使平台管理功能的实现独立于CPUCPU、BIOSBIOS和操作系统。和操作系统。 IPMIIPMI无论服务器状态如何，都可以提供远无论服务器状态如何，都可以提供远程监测、管理和恢复功能，适合与系统管理软程监测、管理和恢复功能，适合与系统管理软件一起使用，也可单独使用。件一起使用，也可单独使用。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用56人民邮电出版社2.5.2 IPMI2.5.2 IPMI管理总线管理总线 在基于在基于IPMIIPMI技术的服务器管理平台中，有技术的服务器管理平台中，有一条主要的智能平台管理总线（一条主要的智

45、能平台管理总线（IPMBIPMB），提供），提供主要系统模块以及各种管理控制器和非智能设主要系统模块以及各种管理控制器和非智能设备之间的路由通信。最主要的管理控制器是基备之间的路由通信。最主要的管理控制器是基板控制器（板控制器（BMCBMC），还有与），还有与BMCBMC处于不同基板上处于不同基板上但功能相似的卫星控制器。但功能相似的卫星控制器。 IPMIIPMI支持两种管理方式：带内管理和带外支持两种管理方式：带内管理和带外管理。管理。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用57人民邮电出版社 IPMBIPMB是独立于是独立于CPU

46、CPU和系统总线的，因此应用和系统总线的，因此应用程序必须通过某个接口机制，把程序必须通过某个接口机制，把IPMBIPMB连接到系连接到系统总线上，映射为某些统总线上，映射为某些I/OI/O端口，系统管理程序端口，系统管理程序才能对才能对IPMBIPMB进行访问。进行访问。 BMCBMC芯片是芯片是IPMBIPMB架构的核心，负责管理系统架构的核心，负责管理系统管理软件和平台管理硬件之间的通信接口，提管理软件和平台管理硬件之间的通信接口，提供自动监视、事件记录和恢复控制等功能。系供自动监视、事件记录和恢复控制等功能。系统管理软件和统管理软件和BMCBMC之间的命令传送主要是以消息之间的命令传送

47、主要是以消息方式传送的。方式传送的。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用58人民邮电出版社2.5.3 2.5.3 消息接口模块消息接口模块1.1.系统接口模块（系统接口模块（KCSKCS接口）接口） 用于实现用于实现BMCBMC和系统管理软件（和系统管理软件（SMSSMS）之间）之间IPMIIPMI消息的传递，消息的传递，KCSKCS接口是接口是BMCBMC到系统管理软到系统管理软件的接口，系统管理软件通过件的接口，系统管理软件通过KCSKCS接口检测系统接口检测系统中是否有中断产生，可支持查询操作，也可以中是否有中断产生，可支持

48、查询操作，也可以提供中断操作，但是中断功能不可以影响查询提供中断操作，但是中断功能不可以影响查询功能，通常软件默认为查询操作。功能，通常软件默认为查询操作。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用59人民邮电出版社 KCSKCS接口请求和响应消息应成对传输，发送接口请求和响应消息应成对传输，发送请求消息，实现向请求消息，实现向BMCBMC写操作，紧跟着获取响应写操作，紧跟着获取响应消息，实现来自消息，实现来自BMCBMC的读操作。的读操作。 KCSKCS包含一系列的寄存器，包含一系列的寄存器，StatusStatus寄存器用寄存器用于

49、提供定义操作时使用的各种标志和状态位；于提供定义操作时使用的各种标志和状态位；CommandCommand寄存器提供一个端口，用于写入写控制寄存器提供一个端口，用于写入写控制代码；代码；Data_InData_In寄存器提供用于写入数据字节和寄存器提供用于写入数据字节和读控制代码端口；读控制代码端口；Data_OutData_Out寄存器用于读取数寄存器用于读取数据字节端口。据字节端口。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用60人民邮电出版社 在读操作过程中，向在读操作过程中，向Data_InData_In寄存器写入读控制代码寄存器

50、写入读控制代码会使会使IBFIBF置位，使置位，使BMCBMC读入控制代码，并在读入控制代码，并在Data_OutData_Out寄存器寄存器中写入一个数据字节作为响应。如果中写入一个数据字节作为响应。如果KCSKCS接口使用中断模接口使用中断模式，向式，向Data_OutData_Out寄存器写入数据会产生中断。通过寄存器写入数据会产生中断。通过KCSKCS接接口的读操作，可以由口的读操作，可以由BMCBMC向系统管理软件返回响应消息。向系统管理软件返回响应消息。 在写操作过程中，每次向在写操作过程中，每次向CommandCommand寄存器写入控制代寄存器写入控制代码和每次向码和每次向Da

51、ta_InData_In寄存器写入数据字节都会引起寄存器写入数据字节都会引起IBFIBF置位，置位，触发触发BMCBMC读入响应控制代码或数据字节。若读入响应控制代码或数据字节。若KCSKCS接口使用中接口使用中断模式，断模式，BMCBMC在更新完在更新完StatusStatus寄存器和读完输入缓冲后，寄存器和读完输入缓冲后，会在会在Data_OutData_Out寄存器中写入寄存器中写入00h00h，产生，产生OBFOBF中断。通过中断。通过KCSKCS接口的写操作，可以向接口的写操作，可以向BMCBMC发送来自系统管理软件的请求发送来自系统管理软件的请求消息。消息。第第1章章 数字电源技术

52、及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用61人民邮电出版社2.IPMB2.IPMB接口模块接口模块 IPMB IPMB接口主要是实现接口主要是实现BMCBMC与卫星管理控制器间与卫星管理控制器间的通信。对于复杂数字电源的管理服务器系统，的通信。对于复杂数字电源的管理服务器系统，可能由多个基板组成，每个基板都有自己的管理可能由多个基板组成，每个基板都有自己的管理控制器（即卫星管理控制器）。基板管理控制器控制器（即卫星管理控制器）。基板管理控制器通过通过IPMBIPMB总线与基板上的管理控制器进行通信，总线与基板上的管理控制器进行通信，实现统一的管理。实现统一的

53、管理。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用62人民邮电出版社3.LAN3.LAN接口模块接口模块 通过通过LANLAN接口模块，使用接口模块，使用UDPUDP，可实现，可实现BMCBMC与远与远程管理控制台之间程管理控制台之间IPMIIPMI消息的传递。消息的传递。 配置配置IPMI LANIPMI LAN接口有两种方法：使用嵌入式接口有两种方法：使用嵌入式LANLAN控制器和使用外加的控制器和使用外加的LANLAN控制器。控制器。第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用

54、63人民邮电出版社嵌入式嵌入式LANLAN控制器控制器第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用64人民邮电出版社外接外接LANLAN控制器控制器第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用65人民邮电出版社4.4.串行串行/ /调制解调器接口模块调制解调器接口模块 该接口模块定义了直接通过串行口或外部调该接口模块定义了直接通过串行口或外部调制解调器实现向制解调器实现向BMCBMC发送或接收发送或接收IPMIIPMI消息的方法，消息的方法，主要有主要有3 3种连接模式：基本模式、种连接模式：基本模式、PPPPPP模式和终端模式和终端模式。模式。 第第1章章 数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用导论数字电源技术及其应用数字电源技术及其应用66人民邮电出版社2.5.4 2.5.4 基板管理控制器基板管理控制器 BMC BMC提供的基本平台管理功能有：提供的基本平台管理功能有：系统接口系统接口消息处理器消息处理器SELSEL事件发生器事件发生器SDRSDR仓库仓库IPMBIPMB接口接口IPMBIPMB事件接收机事件接收机FRUFRU信息信息看门狗定时器看门狗定时器串行串行