远程机房电源控制系统设计

图 2 输出模块设计图 ( 弱电控制强电开关 )
3. 2
嵌入式控制软件的设计
在嵌入式软件的开 发过 程中有 主机 和目标 机的 角色
之分: 主机是执行交 叉编 译、 链接、 定址过 程的 计算 机; 目 标机指运行 嵌入 式 软件 的 硬件 平 台。首 先, 在 主 机环 境 中, 使用 A RM 公司 提 供的 A DS 开发 工 具进 行应 用 程序 开发与调试, 然后把应用程序转换成可以在目标 机上运行 的二进制代码, 这一 过程 包含 3 个步骤: 交叉 编译、 链接、 定址; 由交叉编译器 实现 ; 最后 把二 进制 代码 通过 烧录 工具写入目标机的 ROM 中。 电源控制结点上的 软件 开发过 程就 是嵌入 式软 件的 开发过程, 电源控 制结点 在网 络中 与 Web 服务 器通 讯采 用 客户端- 服务器 模型, 电源 控制结 点作 为客户 机, 双 方通过 U DP 协议进行通讯。因此在电源控制结 点上需要
!现代电子技术∀2007 年第 4 期总第 243 期
新型元器件
远程机房电源控制系统设计
陈 铭, 徐小宇, 凌 明
江苏 南京 210096) ( 东南大学 国家专用集成电路系统工程技术研究中心 摘
要 : 论述了在无人职守机房运 用中 , 如何实现在远程控制 机房内各计 算机的电 源开关 。 设计 方案采用 软硬件 相结
Design of Remote Power Supply Control System for Computer Laboratory
CHEN M ing , XU X iaoy u, L IN G M ing
( Na tional ASIC Sy st em Engineering Research Center, So ut heast U niv ersity , Nanjing , 210096, China)
硬件上, 主 要 通 过 Garfield SEP3203 处 理 器 实 现, SEP3203 应用处理器 是由 东南大 学国 家专用 集成 电路 系 统工程技术研究中心设计的 16/ 32 位 RISC 微控制 器, 内 嵌由英国 A RM 公司提供的 ARM 7T DM I 处理器内 核, 主 要面向低成本手持设备和其他通用嵌 入式系统设 备, 全芯 片可稳定运行在 75 M H z 。 电源控制结点的 8 路电源 开关 通过 SEP3203 处理 器 的 GPIO 外围端口来控制, 8 条 GPIO ( LD0~ LD7) 用 来控 制继电器的通断, 8 条 GPIO ( L D8~ LD15) 用来控 制 L ED 指示灯, 1 条 PWM 0 控 制蜂 鸣器。输 出模 块设 计见 图 2 ( 8 路电源输出中的一路) : 继电 器 选 用 30 A 额 定 电 流。100 大 功 率 电 阻, M KP 0. 1 F 电容构成 RC 滤波网络。在 RC 滤波网络中, 有一个器件 SV R 是个压敏电阻, 起保护作用。 当 REL AY1 置低时, 继 电器 的 3 和 5 输 入端 产生 压
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图 3 电源控制结点的程序流程图
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!现代电子技术∀2007 年第 4 期总第 243 期
IP 地址的 配置不 是通 过 DH CP 自动 获取, 而 是在 工 程作业时通过烧录工具写入到电源控制结 点内嵌的 ROM 中, 在电源控制结点 上电启 动时, 将从 ROM 中 读取 该 IP 地址初始化本地 T CP/ IP 协议栈。 在系统初始化时, 电源结点上的守 护进程将发送 指令 ( 网内 U DP 广播) 到 W eb 服务器, 查 询服务 器的 IP 地址, 服务器收到请求后, 会 把本 机 IP 地址 连同该 电源 控制 结 点上一次断电时的 各开 关状 态发 送回 去。当 电源 控制 结 点收到服务器的 IP 地址, 并用上 一次 断电时 的开 关状 态 来初始化后, 就完成了初始化的工作, 并进入工作模式。 在工作模式下, 电源 结点上 的守 护进 程接 收 W eb 服 务器上的守护进程的查询和设置指令, 并作出相应的 处理 动作, 处 理完 后, 再 把 处理 结 果 发 送给 服 务 器上 的 守 护 进程。 并且每隔一定间隔( 可设为 30 s) , 电源结点上的 守护 进程必须发出 H eart Beat 信 号, 把当 前的状态 信息报 告给 服务器, 以示正常 。
220 V 电压, 最大30 A 电流。 电源控制结点 在网 络上 受 Web 服 务器 控制, 每 路电 源的开关状态可控且可查询。 电源控制结点的主要软硬件清单如下: ( 1) SEP3203 嵌入式处理器( ARM 7T DM I 内核) ; ( 2) 10 M / 100 M 自适应以太网控制器 M A C; ( 3) A sixO S 嵌入式多任务实时操作系统; ( 4) 嵌入式的电源控制软件( 下位机守护进程) 。
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合 , 以 A RM 7T DM I 内核的 SEP3203 嵌入式处理器为硬 件核心 , 通过 G PIO 口控制外部 继电器开关 , 实现 弱电控制交 流强电 输出的开关切换 。 软件上以 V C+ 远程电源控制方案 。 关键词 : SEP3203 嵌入式处 理器 ; COM 组件 ; 远程电源控制 ; 无人职守机房 中图分类号 : T P202 文献标识码 : B 文章编号 : 1004 373X( 2007) 04 049 03 编写守护进程 , A SP 制作网管界面 , 配合 COM 组件 、 A ccess 数据库 和 T CP/ IP 协议 , 实现
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新型元器件
讯。主要的数据流程如下: 当电源控制结点的 开关 状态发 生主 动或者 被动 地改 变时, 就 会发出当 前状态 给服务器 守护进 程, 服务器 守护 进程收到数据后就把最新状态更 新到本 地的 Access 数据 库中, 这 样当远端 用户登 录网管页 面时, 就 能读取到 数据 库中的最新数据。当用户在 IE 浏览 器中通过网 管系统发 出指令时, AS P 页面会通过 COM 组件将指 令传递 给服务 器守护进 程, 服务 器守护 进程将对 指令译 码, 并把译 码后 的指令通过 U DP 包发送到网内特定的电源控制 结点上去 执行, 最后将返回执行结果状态, 并反馈回用户页面。 ( 3) CO M 组件设计 由于 A SP 页面无法与 C 语言编 写的服务器 守护进程 进行通讯, 因为必 须 有一 个中 间的 通 讯桥 梁, 而 COM 组 件正是充当这个角色的。COM ( Components Object M od el) 即组件对象模型, CO M 可 以实现程 序模块 之间通 信的 标准方法。COM 组件很好用, 但是要编写实 现一个 COM 组件很复杂, 幸运的是, 现在有很多 RAD 快速开发工具可 以帮我们来完成 COM 组件的复 杂的封装工作, 例如 M ir cosoft VC
Abstract : T his pa per descr ibes the design and implementat ion metho d of remo te pow er supply contro l system for computer labor ator y. T he desig n solut ion is made up of hardw are part and so ftwar e par t. T he har edw are part is based on the embedded micro pr ocesso r o f SEP 3203, we can contro l the rela y sw it ch which connected up t he A C and T CP/ IP pro toco l, so as to realize the r emote pow er supply manag ement. Keywords: SEP3203 embedded processor; COM mo dule; remot e pow er co ntr ol; self serv ice w atch po wer supply by contro lling the GPI O por t of SEP3203. T he softw are pr og ramming based on V C + + , ASP , asso rted wit h the CO M mo dule, Access database
器, 该服务器需 要双 网 卡, 一 端 接在 内 网中, 另 一 端接 入 Int ernet; 并且把所有 要控 制的 电脑 的电 源连 到电 源控 制 结点( Pow er Cont roller) 上, 即由电源控制结点来为机房内 所有电脑设备 供电。同时, 所有的 Power Con troller 也 接 在机房的 网 络 中, 以 便 接 受 W eb 服 务 器 的 控 制。 一 台 Pow er Cont roller 节 点 可 以 同 时 提 供 8 路 ( 220 V, 最 大 30 A) 电源输出, 因 此一 个机 房如 果有 N 台 电脑, 则只 需 要( N + 7) / 8 台 PowerController 节点 就可 以 实现 全方 位 的电源控制。 用户在任何一个 In tern et 接入 的电脑上 可透过 IE 浏 览器登录到远程机 房服 务器 上的 网管 系统, 通过 A SP 页 面向服务器发出控制和查询指令, 服务 器再将指令传 送给 网内的特定的电源控制结点, 通过电源 控制结点实现 控制 机房内任何一台服务器/ 工作站/ 路由 器的电源开 关切换、 以及电源状态的交互查询。
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消费电子
陈
铭等 : 远程机房电源控制系统设计
降, 继电 器 开 关从 2 端 点 打向 1 端 点, 从 而 将 输入 火 线 Fire 选通 至 Fire0, 这样 插座上 就得到 了 220 V 的交 流供 电; 当 RELAY 1 置高时, 继电器将输入火线选通至端口 2, 插座不再供电。
在信息技术蓬勃 发展的今天, 大 量数据和设 备集中存 放、 管理是大势所 趋, 如 何合理运用 有限的财力、 物力 和人 力资源, 对大规模、 大面积机房甚至是异地机房进行有效地 管理和操作的 难题便 随之出现。 IT 远程机 房管理 系统 由此应运而生, 该系统真正地为解决该难题, 实现无人职守 机房提供了圆满的解决方案, 创造了机房管理新理念。 目前, 国内外关于机 房远程 控制 系统 的解决 方案, 主 要是通过纯软件技术实现的, 诸如 IBM 、 赛门铁客、 H P、 东 软等公司都有相关的软件产品。然而, 结合实际的机 房管 理需求, 软 件技术却 有着无 法逾越的 技术限 制, 例如远 程 电源的开/ 关控制仅靠软件技术就无法实现。 在机房, 由于各种原因, 譬如内存 耗尽导致当 机, 而需 要重启计算机的概率是比较频繁的, 虽 然有些监控软 件可 以实现关 闭本机电 源的功 能, 但一旦 断电, 软 件就运行 不 起来了, 自然就没办法再通过指令来启动电源。 本文将围绕机房运 用, 描 述如何 实现 远程电 源控 制 系统 的软硬件相结合的设计方案。
图1 实现远程电源控制的机房网络拓补图
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运行一个 T CP/ IP 协议栈, 并且每 个电源控 制结点 需要配 置一个惟一的 IP 地址, 以实 现点 对点的 通讯[ 3] 。电 源控 制结点的程序流程如下面图 3 所示。
3 电源控制结点( PowerController) 的设计 3. 1 硬件部分设计
+ +
1 系统构成 1. 1 电源控制结点 ( pow er co nt ro ller)
每台电 源 控 制 结 点 提 供 8 路 交 流 电 源 插 座, 每 路
收稿日期 : 2006 07 14
服务器守护进程。
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拓补结构
实现远程电源控制 完全 不改变 原有 机房的 网络 拓补
结构, 如图 1 所示, 只 是 在 内网 中 增 加了 一 台 W eb 服 务
1. 2
Web 服务器
Web 服务器集控网内所有的电源控制结点, 各电源控
制结点的所有电源的开关状态都保 存在 W eb 服务 器上的 数据库中。Web 服务器响应远程访问者的请求, 对指定的 电源控制结点的开关状态进行查询和设置。 Web 服务器的软件构成如下: ( 1) A cces s 数据库; ( 2) A SP 网管软件; ( 3) CO M 通讯组件; ( wk.baidu.com) C