Power LED как средство диагностики персонального компьютера

После не­хи­т­ро­го пре­об­ра­зо­ва­ния пер­со­наль­ная плат­фор­ма вы­во­дит кон­т­роль­ные точ­ки POST-про­це­дур на све­то­ди­од Po­wer LED, а сер­вис­ный ин­же­нер мо­ни­то­рит старт ком­пью­тера уда­лен­но, на­блю­дая их на ус­т­рой­ст­ве, по­хо­жем на пульт ди­стан­ци­он­но­го уп­ра­в­ле­ния.

Безумная идея? Нет. Тех­но­ло­гия, ре­а­ли­зо­ван­ная ком­па­ни­ей Intel в на­бо­рах сис­тем­ной ло­ги­ки.

История эволюции

Сервисное обслуживание персональных платформ сегодня трудно представить без ис­пользования диагностических контрольных точек. Главный принцип остался не­из­мен­ным со времен IBM PC: инициализация оборудования, вы­пол­ня­е­мая про­це­ду­ра­ми BIOS или UEFI, представляется как последовательность шагов. При этом после выпол­не­ния каж­до­го ша­га выводится диагностический POST-код. В случае остановки или зависания на одном из шагов, ди­а­г­но­сти­че­ский код укажет на причину проблемы. Для фиксации и отображения таких кодов используют POST-карты.

История эволюции таких устройств, началась с 8-битного регистра, адресуемого на шине ISA в качестве порта вывода с фиксированным адресом 80h, затем появились решения для PCI-шины, и наконец, современным трендом является использование USB-порта с возможностью передачи не только цифровых кодов, но и текстовых строк.

Особенности переходного периода

Итак, POST-диагностика переезжает с PCI на USB. Но сегодня существует немалое количество ста­ци­о­нар­ных и мо­биль­ных платформ, на которых PCI-слоты уже отсутствуют, как устаревшие, а firmware еще не адаптировано для пе­ре­хо­да на USB-ди­а­г­но­сти­ку.

В таких случаях разработчики устройств вынуждены временно свернуть с магистрального пути и использовать соб­ст­вен­ные, platform-specific решения. В устройствах верхнего ценового сегмента, ориентированных на энтузиастов, мож­но увидеть встроенные индикаторы POST-кодов, обычно подключенные к LPC-шине. Другой вариант — вывести LPC-сигналы на разъем, допускающий подключение POST-карты. Недостатки очевидны — отсутствие унификации. А все потому, что LPC (Low Pin Count) — внутренняя шина системной логики, используемая для связи южного моста и ми­кро­схе­мы Super I/O (на некоторых платформах к LPC также подключена микросхема BIOS).

Оптическая передача POST-кодов

Итак, обратимся к документации на чипсет 8-й серии от Intel, где можно почерпнуть сведения о схемотехнике оп­то­ди­а­г­но­с­тики.

Рис 1. Схема включения светодиода

Схема проста – светодиод LED через резистор R питается от источника дежурного напряжения +3.3V Standby. К точке соединения светодиода и резистора подключены сигнальные цепи микросхем PCH (Platform Control Hub или южный мост) и Super I/O. Если эти цепи выключены (находятся в Z-состоянии), то на светодиод подается напряжение, и он горит. Если любое из двух указанных устройств выдает логический «ноль» в сигнальную цепь, светодиод оказывается зашунтированным и гаснет. Чередуя «ноль» и Z-состояние с заданной частотой можно генерировать импульсные по­сле­до­ва­тель­но­сти, пригодные для восприятия внешним фотоприемником. Нагрузочная способность интерфейсных це­пей, необходимая для устойчивой работы – 24 mA. Очевидно, ограничения скорости передачи данных, связанные с инер­ци­он­но­стью излучателя и фотоприемника – 1 переключение в микросекунду, – не являются препятствием для пе­ре­да­чи диагностической информации.

Рис 2. Передача данных с использованием манчестерского кода

Для управления светодиодом используются сигналы GPIO (General Purpose Input-Output) позволяющие ре­а­ли­зо­вы­вать программно-читаемые входные линии или выходные линии с программно-управляемым состоянием. Как сле­ду­ет из наз­ва­ния, их назначение не детерминируется при разработке микросхем PCH и Super I/O, а оп­ре­де­ля­ет­ся раз­ра­бот­чи­ком платформы.

Использование сигналов GPIO требует некоторой осторожности при реализации процедур firmware, управляющих этими сигналами. Так, например, в рассматриваемой схеме, выдача логической «единицы» на светодиод одним из агентов (PCH или SIO) может привести к прохождению через светодиод повышенного тока. А одновременная выдача логического «нуля» со стороны PCH и «единицы» со стороны SIO (или наоборот) может привести к короткому за­мы­ка­нию це­пей питания на общий провод через выходные транзисторы рассматриваемых агентов.

Для управления передачей данных в микросхеме PCH предусмотрен ряд программно-доступных регистров. Основной из которых – General Purpose Serial Blink Command Status Register.

Рис 2. Назначение битовых полей в регистре General Purpose Serial Blink Command Status Register

Резюме

Решения, предназначенные для безболезненного преодоления переходного периода, по определению не могут быть идеальными. Но мы посчитали, что одно из них все же заслуживает детального рассмотрения, во-первых, в силу своей необычности, а во-вторых, инициатива исходит от самой корпорации Intel и впервые упомянута в документации на чип­сет 5-й серии. Это дает временному решению шансы стать постоянным долговременным. Правда, пока неясно, как будет реализована опто-диагностика на мобильных платформах. Как всегда, ноутбуки в зоне риска :)

Желающим проверить собственную платформу на предмет оптической выдачи POST кодов, не обязательно кон­ст­ру­и­ро­вать фотоприемник. Начать можно с подключения логического пробника к коммутируемой точке цепи пи­та­ния све­то­ди­о­да Power Led.