CN101571706A - 可程序化模块 - Google Patents

Abstract

一种装置于风扇印刷电路板上之可程序化模块，该印刷电路板上系具有控制风扇转动之控制电路以及连接外部装置之连接单元与可程序化模块。其中，该可程序化模块至少具有一可程序化芯片；一写入模式处理组件；以及一可程序化芯片控制组件。透过该写入模式处理组件监控印刷电路板上既有之该连接单元上的电气变动，即可触发与传送编程数据至该可程序化芯片控制组件，对该可程序化芯片内部设定进行修改，令本发明之风扇无需经过特殊传输接口与线路或是拔插该可程序化芯片至芯片烧录装置上，即可透过原本既有之连接单元进行编程数据者。

Description

可程序化模块

技术领域

本发明系有关于一种可程序化模块，尤指一种配置于风扇印刷电路板上，透过该印刷电路板上既有之对外连接单元来传输编程数据之可程序化模块。

背景技术

随着各种高效能组件在电子产品的应用越来越广，电子产品中的热源越来越多，产品中的温度控管也就越形重要。其中，只要接上电源即可带动空气流动达到散热功效之散热风扇，便成为众多电子产品中最主要的散热组件。最简便的散热风扇温控设计系只要电子产品一开机，风扇电子组件通电便以全速运转风扇马达，持续产生空气流动直到关机为止。然而，如此随着开机而全速运转之风扇设计，将会造成无谓的电能消耗以及马达寿命耗损，此外，马达运转伴随而来的噪音与电磁波亦会造成不小的影响。

所以，使用控制电路去控制散热风扇甚么时候该启动甚么时候该停止，或更甚者例如：改变风扇转速、决定风扇启动形式以及利用温度或转速回馈等等，便提供了一个在设定的散热环境下最佳化风扇散热效率之平台。其中，该控制电路可以调变的参数设定有很多，例如：使用温控风扇，便需要一个决定马达运转时机的温度参数设定；使用频率产生器或转速侦测器来监控马达死锁状态的风扇，就需要用来认定马达死锁之转速条件设定；以即使用脉宽调变(Pulse Width Modulation，以下简称PWM)讯号来控制平均转速的风扇，则需要更多有关外部PWM讯号转换为内部PWM讯号的参数设定。

该PWM讯号系为一组由外部输入在高低电压间震荡之方波讯号，其系利用在高低电压持续时间比率来控制风扇在一周期内转或不转之比例，从而控制该风扇之平均转速。一般来说，若输入之方波位于高电压之持续时间等于方波周期，则称该风扇运转之工作周期为100％，即等于风扇一直在通电状态；若高电压之持续时间为零，则该工作周期即为0％，风扇完全不运转；同理，高电压持续时间与方波周期之比率则代表了该工作周期之比率，亦即代表了风扇运转的周期比率。由此，藉由输入不同工作周期之PWM讯号便可以调控风扇运转之平均转速，以便配合不同的产品设计调控风扇启动之时机与方式。

由此可知，风扇控制电路所依赖的参数设定相当的多，对于不同的产品设计，甚至于更换不同型号的风扇，所需要更换的参数设定可能不只一个。然而，一旦该些相关电路之印刷电路板完成后，要作修改时仅能再重制一块新的印刷电路板，因此，该风扇控制电路开发过程相当繁琐，需要不断地测试与开发以便确定最适合之参数设定。当该控制电路完成后若只需要更换其中一个参数的设定，便需将之前花费相当的人力与时间后完成之风扇印刷电路板丢弃不再使用，重新制作一个新的印刷电路板，不仅是浪费产品成本亦会对环境造成污染。

为此，一种配备有可程序化微控制器之风扇控制系统被揭露于美国专利.6,779,981中，其系利用该可程序化微控制器对于其输出与输入讯号之间的关系，来解决多项风扇控制电路所需要之参数设定。这种作法即是将所有需要修改的参数以该可程序化微控制器实现，透过对该可程序化微控制器进行内部程序编码以对风扇控制参数进行修改。

不过，一切修改必需在该可程序化微控制器装置于风扇印刷电路板上之前完成，一旦当印刷电路板完成后，要在对该可程序化微控制器作修改的话，则需要将其可程序化控制器从印刷电路板上拔除再插入特殊刻录机上作内部程序之烧录。然而，重设该可程序化微控制器是相当不符成本的，第一，拔除的方式很麻烦并不适合大量生产时使用；第二，拔除后的印刷电路板已经不能再被使用；以及第三，还需要具备特殊的刻录机。因此，一般来说，一旦装置于印刷电路板上就不会再对该可程序化微控制器作修正。

类似的模式亦出现于美国专利.7,199,542中，该专利系应用复杂可程序逻辑装置(Complex Programmable Logic Device，CPLD)来完成多项风扇控制参数之电路设计。由于CPLD内部晶体管的闸极开关可经外在电压讯号来作修改，因此，可依输入之特殊编码讯号来进行风扇控制参数之修改。同样地，与该可程序化微控制器所遭遇的问题一样，所有的修改都必须在CPLD装置于风扇之印刷电路板上之前完成。

虽然，在中华民国发明专利证号I265420中揭露了一种可于主机板上进行烧录程序之结构，可以应用于风扇印刷电路板上CPLD之修改，使得已经装置于印刷电路板之CPLD变得具有可修改性，不需要再经过拔插的过程；然而，该烧录过程需要将CPLD的接脚经由一些复杂的接脚设计外接至一特殊之烧录板上，才能进行修改。不仅在执行上需要有相当的准确度，可于印刷电路板上直接烧录CPLD之接脚布局也是一大考验。

除此之外，透过在印刷电路板上另行建立一个与外部烧录接口装置连接之烧录线路，亦可对位于风扇印刷电路板上之内存进行内部数据之修改(揭露于中国台湾新型专利证号96208141中)。然而，风扇印刷电路板便因此需要另外多设立一条烧录线路以及连接烧录接口的连接端口，同时还需配合外部接口装置，才得以对印刷电路板上之内存进行内部数据更新。

虽然，使用特殊接口装置更新内存的方式，可以解决若干在风扇控制电路开发测试上的问题；不过，由于风扇控制电路之装配生产线与测试机台都是制式化的流程，若是风扇控制电路的外观形构上有若干特殊变动时(例如：对外连接接头形状改变、接头长度或宽度超过限制以及接头数目改变或超过限制)，可能会使得大量生产的流程被中断或是需要重新设计一个新的生产流程与机台，如此，可能会造成更大的成本消耗与浪费。

对于客户端的使用者来说，若想再对该风扇之内部参数程序作修改的话，几乎是不可能的，或是得另行购买特殊之接口装置，同时，修改时仍需先做移机的动作以进行特殊线路之连接。此外，安装该接口装置除了需要考虑外部输入装置之兼容性问题，还有硬件上连接端口的问题，不是每个风扇所使用之主机皆有该接口装置所使用之连接端口，若要考虑所有可能的连接埠，则需要相当的硬件空间以及生产成本。

因此，如何能在不需要建立新的连接接口及复杂结构的条件下而达到修改参数设定之目的，以利于风扇控制电路之开发使用以及产品出品后客户端之变更设定，系为本发明人致力达成之目标。

现行散热风扇对外的连接线路主要包括有：提供风扇驱动电压之电源线与接地线、提供风扇死锁状态之讯号输出线(FG/RD signal)以及一条PWM讯号输入线。如图1所示之风扇结构图，一印刷电路板1系设立于风扇之本体上，其上设立有控制风扇转速之控制电路以及对外之连接单元12。一般来说，该对外连接单元12至少会有三条连接线121，其中两条为电源线与接地线，另一条则是预防风扇死锁所需要提供之FG/RD线。在连接线121的另一头则是方便用于插入外部主机装置之针头122。对于具有PWM讯号输入端的风扇而言，则会有四条连接线，多出的一条即提供外部装置输入PWM讯号用。

发明内容

本发明目的在于揭露一种可程序化模块，该模块可直接设置于风扇之印刷电路板上，使本发明应用之产品于使用时不需要配备额外之烧录连接装置或是传输接口。

本发明的目的可通过以下技术方案实现.一种可程序化模块，系设置于风扇之印刷电路板上，且该印刷电路板上具有控制风扇转动之控制电路以及连接外部装置之连接单元，所述可程序化模块包括：

至少一个可程序化芯片；

一写入模式处理组件，监控该连接单元上之电气变动，并于侦测到该电气变动符合一预设之写入模式条件时，开始辨识该连接单元上电气讯号所代表之编程数据；以及

一可程序化芯片控制组件，系根据该编程数据对该可程序化芯片进行内部设定之修改。

所述的可程序化模块，其可程序化芯片系至少具有一可程序化逻辑电路或记忆区。

所述的可程序化模块，其写入模式处理组件系包括：一写入模式侦测单元，用以侦测该连接单元上之电气变动是否符合一预设之写入模式条件；以及一数据处理单元，用以于该电气变动符合一预设之写入模式条件时，开始辨识该连接单元上传递之编程数据。

所述的可程序化模块，其连接单元系包括多数条电气线路。

所述的可程序化模块，其写入模式侦测单元所侦测之电气变动线路与该数据处理单元所辨识之编程数据线路可系属同一条或非同一条线路者。

所述的可程序化模块，其连接单元连接之外部装置系提供该风扇印刷电路板正常运作所需资源以及数据。

所述的可程序化模块，其连接单元系包括：一电源连接线，连接至外部电源供应器，用以提供该风扇印刷电路板正常运作所需之电力。

所述的可程序化模块，其所述连接单元系包括：一脉宽调变讯号线，连接至外部PWM讯号控制器，用以输入该风扇印刷电路板正常运作所需之控制讯号。

所述的可程序化模块，其连接单元系包括：一频率产生器讯号线，连接至外部控制器，用以输出该风扇印刷电路板正常运作时所产生之马达转动信息。

所述的可程序化模块，其连接单元系包括：一转动侦测器讯号线，连接至外部控制器，用以输出该风扇印刷电路板正常运作时所产生之马达转动信息。

所述的可程序化模块，其电气变动系为该电源连接线/该脉宽调变讯号在线之电气变动。

所述的可程序化模块，其电气讯号系为该电源连接线或该脉宽调变讯号线或频率产生器讯号线或转动侦测器讯号在线所传递之电气讯号。

所述的可程序化模块，其写入模式处理组件系藉由侦测到另一电气变动符合一预设之正常模式条件时，结束对该连接单元上电气讯号之辨识。

所述的可程序化模块，其正常模式条件系为该写入模式条件。

所述的可程序化模块，其可程序化芯片系包括：现场可程序化逻辑门阵列、可程序化逻辑组件、非挥发性内存或挥发性内存。

所述的可程序化模块，其可程序化逻辑组件系包括：可程序化矩阵逻辑电路、抹除型可程序化逻辑组件、通用型矩阵逻辑电路或电子抹除型可程序化逻辑电路。

所述的可程序化模块，其可程序化芯片控制组件可连接一第一内存区，用以依据该编程数据读取该第一内存区内所储存之数据，作为修改该可程序化芯片内部设定用。

本发明的优点在于提供了一种可程序化模块，该模块可直接设置于风扇之印刷电路板上，使本发明应用之产品于使用时不需要配备额外之烧录连接装置或是传输接口。

附图说明

图1系为本发明之可程序化模块位于风扇之印刷电路板上之示意图。

图2系为本发明之可程序化模块之第一实施例。

图3系为本发明之可程序化模块之第二实施例。

图4A系为本发明之可程序化模块之第三实施例。

图4B系为本发明之可程序化模块之第四实施例。

附图主要组件符号说明：

1：印刷电路板，11：可程序化模块，12：连接单元，121：连接单元之连接线路，122：连接单元之针脚，A：可程序化芯片，B：写入模式处理组件，B1：写入模式侦测单元，B2：数据处理单元，C1：可程序化芯片控制组件，C2：第一内存区.

实施方式

为使本发明之结构与优点能有更清楚明了之图像，以下提供最佳实施例与相关图式详细说明。

本发明之较佳实施例时系以一设立于风扇之印刷电路板1上之可程序化模块11实现，如图1所示，该印刷电路板1上尚具有该风扇之控制电路以及连接外部装置用之连接单元12。本发明并无需要修改该连接单元12所具有之连接线121数目与结构，亦无需要新增一专属传输接口于该印刷电路板1与外部装置之间。基本上，应用本发明之风扇产品应于外观上无明显差异，且不管是在正常工作模式下或是写入模式下，皆不需要对该风扇进行拆装解体或是连接特定之接口与装置上。

当所连接之外部装置系为一可送出特定电子讯号之装置(例如：计算机主机)时，若欲进行该可程序芯片A之写入模式，并不需要对该风扇进行硬件之拆除或是事先关闭电源等等先前动作，只需透过该计算机主机送出一前置讯号供该连接单元12传输。其中，该前置讯号可经由该连接单元中的风扇电源线传输，而该前置讯号可以为一序列特殊电压变化之电气讯号，同时，该印刷电路板上还应包括有：一稳压组件或分流组件，供以稳定或关闭从该连接单元12送至该控制电路上之电源电压，至少使该前置讯号送达时不至于破坏该控制电路之内部结构。

该可程序化模块系包括有：一可程序化芯片A；一写入模式处理组件B；以及一可程序化芯片控制组件C1。其中，该写入模式处理组件B于正常工作模式下系一直监控该连接单元12上之电气变化，当出现不正常之电气变化(例如：风扇电源在线一序列特殊电压变化)，且符合一预设之写入模式条件时，则开始启动写入模式。此时，控制风扇转动之驱动电流可能被截止或是暂时以一特定模式驱动风扇转动，而该控制电路也暂停对于该可程序芯片之读取或应用。同时，该可程序化芯片控制组件C1也会对该可程序化芯片A开始进行参数或程序修正。其所依据之修正内容将会由该前置讯号后续之编程数据所提供，该编程资料可以是欲修改之参数数据或是程序代码，也可以是内存区内的内存地址。

当该编程数据为参数数据或是程序代码时，该可程序化芯片控制组件C1会根据所需要修改之参数位置，对该可程序化芯片A进行参数数据之修改；或是直接以该程序代码对该可程序化芯片A进行程序代码之烧录。

当该编程数据为内存地址时，该可程序化芯片控制组件C1就会到一第一内存区C2内寻找可用之参数或程序代码数据，其中，该第一内存区C2可为该可程序化芯片A内(如图4B)、该印刷电路板上1(如图4A)或是该可程序化模块内(如图2)设立之内存区。如此，便不需要经由该连接单元12传输大量参数或是程序代码资料，所有可能的参数数据便可以直接储存于该第一内存区C2。该第一内存区C2亦可储存多数组不同组合之参数或程序代码数据，方便于出品后客户端处选用所喜爱之模式来执行。

当该计算机主机完成编程数据的传输后，可再经由该连接单元12传输一个结束讯号，经该写入模式处理组件B辨识符合一预设之正常模式条件时，便重启该印刷电路板上之所有的正常动作，而该可程序化芯片A也完成修改程序，重新接受该控制电路之读取或应用。

若该风扇所连接之外部装置并不能提供该前置讯号与该编程数据之输出时，在欲进行该风扇之写入模式前，可先中断该风扇之正常运作并将该风扇对外之连接单元12接往一计算机主机上，执行上述之各项动作。或是透过一电子讯号输入装置，送出具特定电气变动之前置讯号，以及后续之编程数据，而该编程数据可以是简单的编码，只要所提供之信息供以该可程序化芯片控制组件C1读取该第一内存区C2内储存之数据即可，而不需一定要连接可送出复杂信息之计算机主机。

该写入模式处理组件B亦可由一写入模式侦测单元B1以及一数据处理单元B2组合而成。如图3，该写入模式侦测单元B1与该连接单元12电气连接，用以监控该连接单元上之电气变化，并于该电气变化符合一预设之写入模式条件时，通知该数据处理单元B2开始接收该连接单元12上所传递之编程数据。

其中，该写入模式侦测单元B1与该数据处理单元B2所连接至该连接单元12之线路可以相同也可以不同。以一般现行散热风扇之连接线路来看，该写入模式侦测单元B1可以连接至该风扇之电源线或该风扇之PWM讯号线，因为该些线路皆是该风扇之输入线路，适合于正常工作模式下侦测该前置讯号。该前置讯号可以是一连串不正常的电源电压变化，用于该风扇之电源线传输，其电压变化必须与正常工作电压作区隔，同时，还需避免将该电源线路上可能遭受的电压突波或噪音干扰误判为该前置讯号；亦可以是一不正常之PWM讯号，例如：偏离正常范围之特殊高频PWM讯号、具有一连串特殊频率变化之PWM讯号或是具有串行编码模式之PWM讯号，用于该风扇之PWM讯号在线传输。而该编程资料则可以经由所有的输出输入线路来输入，包括：电源线、PWM讯号线以及FG/RD输出线。

本发明中的该可程序化芯片A至少具有一可程序化逻辑电路或记忆区，亦可以为一微控制器。其中，该可程序化芯片系包括：现场可程序化逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、可程序化逻辑组件(Programmable Logic Device，PLD)、非挥发性内存或挥发性内存。其中，该可程序化逻辑组件系包括：可程序化矩阵逻辑电路(Programmable ArrayLogic，PAL)、抹除型可程序化逻辑组件(Erasable Programmable LogicDevice，EPLD)、通用型矩阵逻辑电路(Generic Array Logic，GAL)或电子抹除型可程序化逻辑电路(Programmable Electrically Erasable Logic，PEEL)。

本发明亦可以非模块化的方式来实现，直接将上述：该可程序化芯片A、该写入模式处理组件B(或是该写入模式侦测单元B1以及该数据处理单元B2)以及该可程序化芯片控制组件C1分别设立于该印刷电路板上，同时，该第一内存区C2也可直接引用该印刷电路板上既有之内存区。

Claims (17)

1.一种可程序化模块，系设置于风扇之印刷电路板上，且该印刷电路板上具有控制风扇转动之控制电路以及连接外部装置之连接单元，其特征在于所述可程序化模块包括：

至少一个可程序化芯片；

一写入模式处理组件，监控该连接单元上之电气变动，并于侦测到该电气变动符合一预设之写入模式条件时，开始辨识该连接单元上电气讯号所代表之编程数据；以及

一可程序化芯片控制组件，系根据该编程数据对该可程序化芯片进行内部设定之修改。

2.根据权利要求1所述的可程序化模块，其特征在于所述可程序化芯片系至少具有一可程序化逻辑电路或记忆区。

3.根据权利要求1所述的可程序化模块，其特征在于所述写入模式处理组件系包括：一写入模式侦测单元，用以侦测该连接单元上之电气变动是否符合一预设之写入模式条件；以及一数据处理单元，用以于该电气变动符合一预设之写入模式条件时，开始辨识该连接单元上传递之编程数据。

4.根据权利要求1所述的可程序化模块，其特征在于所述连接单元系包括多数条电气线路。

5.根据权利要求3或4所述的可程序化模块，其特征在于所述写入模式侦测单元所侦测之电气变动线路与该数据处理单元所辨识之编程数据线路可系属同一条或非同一条线路者。

6.根据权利要求1所述的可程序化模块，其特征在于所述连接单元连接之外部装置系提供该风扇印刷电路板正常运作所需资源以及数据。

7.根据权利要求1所述的可程序化模块，其特征在于所述连接单元系包括：一电源连接线，连接至外部电源供应器，用以提供该风扇印刷电路板正常运作所需之电力。

8.根据权利要求1所述的可程序化模块，其特征在于所述连接单元系包括：一脉宽调变讯号线，连接至外部PWM讯号控制器，用以输入该风扇印刷电路板正常运作所需之控制讯号。

9.根据权利要求1所述的可程序化模块，其特征在于所述连接单元系包括：一频率产生器讯号线，连接至外部控制器，用以输出该风扇印刷电路板正常运作时所产生之马达转动信息。

10.根据权利要求1所述的可程序化模块，其特征在于所述连接单元系包括：一转动侦测器讯号线，连接至外部控制器，用以输出该风扇印刷电路板正常运作时所产生之马达转动信息。

11.根据权利要求7或8所述的可程序化模块，其特征在于所述电气变动系为该电源连接线/该脉宽调变讯号在线之电气变动。

12.根据权利要求7或8或9或10所述的可程序化模块，其特征在于所述电气讯号系为该电源连接线或该脉宽调变讯号线或频率产生器讯号线或转动侦测器讯号在线所传递之电气讯号。

13.根据权利要求1所述的可程序化模块，其特征在于所述写入模式处理组件系藉由侦测到另一电气变动符合一预设之正常模式条件时，结束对该连接单元上电气讯号之辨识。

14.根据权利要求1所述的可程序化模块，其特征在于所述正常模式条件系为该写入模式条件。

15.根据权利要求1所述的可程序化模块，其特征在于所述可程序化芯片系包括：现场可程序化逻辑门阵列、可程序化逻辑组件、非挥发性内存或挥发性内存。

16.根据权利要求15所述的可程序化模块，其特征在于所述可程序化逻辑组件系包括：可程序化矩阵逻辑电路、抹除型可程序化逻辑组件、通用型矩阵逻辑电路或电子抹除型可程序化逻辑电路。

17.根据权利要求1所述的可程序化模块，其特征在于所述可程序化芯片控制组件可连接一第一内存区，用以依据该编程数据读取该第一内存区内所储存之数据，作为修改该可程序化芯片内部设定用。

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