CN103995576A - 一种基于cpld的计算机电源管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于CPLD的计算机电源管理方法，通过系统桥片发出系统状态信号指示来获取系统当前信息，并根据系统信息完成对电源模块的控制，同时CPLD中的风扇管理模块通过I2C总线来获取系统当前温度信息，并通过风扇转速的调整实现主板温度的稳定控制，通过这两个方面来实现计算机整机的电源管理和风扇控制，该发明设计采用CPLD芯片为主控制芯片，以一颗芯片来完成对多个电源模块和风扇模块的控制，不但节省了硬件设计空间，而且该实现方法可控性强、配置灵活，不仅增加了企业产品模块化使用率并在一定程度上降低了生产成本。

Description

一种基于CPLD的计算机电源管理方法

技术领域

本发明涉及计算机电源技术领域,具体地说是一种基于CPLD的计算机电源管理方法。

背景技术

随着计算机技术的不断发展，人们对于计算机的需求也不断增加，在人们的日常生活中也越来越离不开计算机等智能系统，需求的增加也使得安全问题变的凸显，越来越多的计算机用户开始渴望能够使用采用国产化处理器和操作系统的自主可控计算机来避免各种非可控安全事件的发生，尤其在涉及信息安全的特殊领域对于自主可控计算机的需求越来越广。

目前以国外处理器为主流的大部分计算机系统都采用一些标准来实现其功能的兼容性和可扩展性，其中电源管理通常以软硬件对ACPI的支持来实现。然而在国产计算机领域却缺少相关标准，随着国产处理器平台不断应用推广，对于类似的电源管理的实现需求也不断增加。且在涉及信息安全的特种领域，客户通常对计算机有特殊管理需求，计算机的设计一般都以客户需求指标为基础，一台计算机不能满足不同的管理需求，通常的解决办法便是修改硬件原理，对企业来讲这种方式可控性不强、成本高。本发明设计采用CPLD芯片为主控制芯片，通过系统信息的采集实现电源状态管理同时完成风扇控制，以一颗芯片来完成多个模块的控制，节省了主板空间，降低了生产成本，而且该方法可以不需要修改硬件原理，实现客户对国产平台电源管理的定制需求，方法可控性强、配置灵活、模块化率高、成本低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于CPLD的计算机电源管理方法。

通过系统桥片发出系统状态信号指示来获取系统当前信息，并根据系统信息完成对电源模块的控制，同时CPLD中的风扇管理模块通过I2C总线来获取系统当前温度信息，并通过风扇转速的调整实现主板温度的稳定控制，通过这两个方面来实现计算机整机的电源管理和风扇控制，具体执行步骤如下：

1）计算机硬件系统由核心芯片CPU、桥片组成，在各核心芯片CPU、桥片的主要芯片附近均放置传感器来获取当前芯片的温度信息，各路供电均使用带有EN使能端的可控电源芯片，将桥片代表系统状态的SLP_S3、SLP_S4、SLP_S5信号连接至CPLD芯片，将传感器连接至I2C总线，CPLD内部通过编程实现与I2C总线的信息通信；

2）当计算机开机时，BIOS和内核驱动桥片相应I/O(SLP_S3、SLP_S4、SLP_S5)，CPLD芯片通过识别相应I/O状态来依次打开电源，当计算机执行电源管理程序时，BIOS和内核同样驱动桥片相应I/O，CPLD芯片通过对信号的识别来控制不同的电源模块供电的通断，从而实现计算机系统S0-S5状态的电源切换，由此实现对计算机系统的开机、待机、休眠、唤醒、关机功能的电源管理；

3）CPLD通过I2C总线读取传感器的温度信息，并根据需求来打开风扇电源，根据温度值的不同，CPLD通过分频计数输出相应PWM信号，实现风扇转速的高、中、低挡控制，并可以根据实际需求通过不同的PWM信号输出完成风扇转速的多级控制；

4）当计算机存在特殊定制的电源管理需求时，首先在上层系统软件下完成相应功能的添加，通过驱动自定义GPIO将该特殊需求传递至CPLD芯片，在CPLD端修改相应固件完成电源管理定制需求的添加，该过程中不需要添加新的硬件信号，做到无需更改硬件，通过系统软件和固件来完成电源管理的更改，既减少了硬件改版所带来的人力资源的浪费，也增加了计算机主板的模块化使用率，降低了生产成本。

本发明的有益效果是：本发明针对国产处理器平台和系统对电源管理支持不足问题，采用CPLD芯片为主控制芯片，完成计算机系统的上电控制、电源状态管理以及风扇电源控制，并且可在不更改硬件的情况下，通过只更改上层系统软件和CPLD固件来实现客户对计算机产品的特殊电源管理需求，解决具有特殊需求的计算机电源管理问题，尤其是国产计算平台的电源管理问题。该发明设计采用CPLD芯片为主控制芯片，以一颗芯片来完成对多个电源模块和风扇模块的控制，不但节省了硬件设计空间，而且该实现方法可控性强、配置灵活，不仅增加了企业产品模块化使用率并在一定程度上降低了生产成本。

附图说明

图1 是计算机电源管理框图；

图2 是系统桥片与CPLD芯片信号连接示意图。

具体实施方式

参照说明书附图对本发明的方法作以下详细地说明。

基于CPLD的计算机电源管理系统的实现，通过系统桥片发出系统状态信号指示来获取系统当前信息，并根据系统信息完成对电源模块的控制，同时CPLD中的风扇管理模块通过I2C总线来获取系统当前温度信息，并通过风扇转速的调整实现主板温度的稳定控制，通过这两个方面来实现计算机整机的电源管理和风扇控制，具体执行如下：

1）计算机硬件系统由核心芯片CPU、桥片等组成，在主要芯片附近均放置传感器来获取当前芯片的温度信息，各路供电均使用带有EN使能端的可控电源芯片。如图2，该实现方法将桥片代表系统状态的SLP_S3、SLP_S4、SLP_S5信号（根据电源管理需求可增加GPIO自定义信号）连接至CPLD芯片，将传感器连接至I2C总线，CPLD内部通过编程实现与I2C总线的信息通信；

2）当计算机开机时，BIOS和内核驱动桥片相应I/O(SLP_S3、SLP_S4、SLP_S5)，CPLD芯片通过识别相应I/O状态来依次打开电源，当计算机执行电源管理程序时，BIOS和内核同样驱动桥片相应I/O，CPLD芯片通过对信号的识别来控制不同的电源模块（电源模块1—N）供电的通断，从而实现计算机系统S0-S5状态的电源切换。由此实现对计算机系统的开机、待机、休眠、唤醒、关机等功能的电源管理；

3）CPLD通过I2C总线读取传感器的温度信息，并根据需求来打开风扇电源，根据温度值的不同，CPLD通过分频计数输出相应PWM信号，实现风扇转速的高、中、低挡控制，并可以根据实际需求通过不同的PWM信号输出完成风扇转速的多级控制；

4）当计算机存在特殊定制的电源管理需求时，首先在上层系统软件下完成相应功能的添加，通过驱动图2中自定义GPIO将该特殊需求传递至CPLD芯片，在CPLD端修改相应固件完成电源管理定制需求的添加。该过程中不需要添加新的硬件信号，做到无需更改硬件，通过系统软件和固件来完成电源管理的更改，既减少了硬件改版所带来的人力资源的浪费，也增加了计算机主板的模块化使用率，降低了生产成本。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (1)

1.一种基于CPLD的计算机电源管理方法, 其特征在于通过系统桥片发出系统状态信号指示来获取系统当前信息，并根据系统信息完成对电源模块的控制，同时CPLD中的风扇管理模块通过I2C总线来获取系统当前温度信息，并通过风扇转速的调整实现主板温度的稳定控制，通过这两个方面来实现计算机整机的电源管理和风扇控制，具体执行步骤如下：

1）计算机硬件系统由核心芯片CPU、桥片组成，在各核心芯片CPU、桥片的主要芯片附近均放置传感器来获取当前芯片的温度信息，各路供电均使用带有EN使能端的可控电源芯片，将桥片代表系统状态的SLP_S3、SLP_S4、SLP_S5信号连接至CPLD芯片，将传感器连接至I2C总线，CPLD内部通过编程实现与I2C总线的信息通信；

2）当计算机开机时，BIOS和内核驱动桥片相应I/O(SLP_S3、SLP_S4、SLP_S5)，CPLD芯片通过识别相应I/O状态来依次打开电源，当计算机执行电源管理程序时，BIOS和内核同样驱动桥片相应I/O，CPLD芯片通过对信号的识别来控制不同的电源模块供电的通断，从而实现计算机系统S0-S5状态的电源切换，由此实现对计算机系统的开机、待机、休眠、唤醒、关机功能的电源管理；

3）CPLD通过I2C总线读取传感器的温度信息，并根据需求来打开风扇电源，根据温度值的不同，CPLD通过分频计数输出相应PWM信号，实现风扇转速的高、中、低挡控制，并可以根据实际需求通过不同的PWM信号输出完成风扇转速的多级控制；

4）当计算机存在特殊定制的电源管理需求时，首先在上层系统软件下完成相应功能的添加，通过驱动自定义GPIO将该特殊需求传递至CPLD芯片，在CPLD端修改相应固件完成电源管理定制需求的添加，该过程中不需要添加新的硬件信号，做到无需更改硬件，通过系统软件和固件来完成电源管理的更改，既减少了硬件改版所带来的人力资源的浪费，也增加了计算机主板的模块化使用率，降低了生产成本。