CN107193713B - 一种实现主板管理控制的fpga及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现主板管理控制的FPGA及方法，以FPGA为主板管理控制的核心，在FPGA内部采用模块化的设计，形成上电和掉电时序控制模块、POST（上电自检）模块、信息监测模块、电源管理模块、风扇控制模块、日志存储模块、信息输出模块、信息管理控制模块、Sleep模式控制模块，各模块相互协同工作实现主板的管理和控制。该一种实现主板管理控制的FPGA及方法与现有技术相比，保障了计算机或服务器的高效稳定的运行，降低了关机的静态功耗，方便了用户对主板的健康状态的了解，便于用户在主板故障发生后对故障进行定位，实用性强，适用范围广泛，易于推广。

Description

一种实现主板管理控制的FPGA及方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤具体地说是一种实用性强、实现主板管理控制的FPGA及方法。

背景技术

为了保障计算机或服务器的正常运行，通常需要一种方法能够通过监测主板上电压、温度、湿度、风扇转速等信息实现对主板状态的监测，并根据主板状态进行电源的管理、风扇的控制等，以及在系统故障时进行日志的保存。

传统上的方法中，较多采用BMC（基板控制器）实现主板信息的管理控制。但是采用BMC的主板管理和控制方法存在以下几个缺点，一个是BMC自身初始化时间较长，无法在计算机或服务器启动阶段和运行的初始阶段对系统进行管理和控制，另外BMC对上电和掉电时序、电源管理等硬件问题没有有效的管理和控制方法，同时BMC软件工作量较大，开发成本较高。

基于此，本发明提出了一种实现主板管理控制的FPGA及方法。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种实用性强、实现主板管理控制的FPGA及方法。

一种实现主板管理控制的FPGA，在FPGA内部配置以下模块：

上电和掉电时序控制模块，用于上电和掉电时序的控制；

POST模块，用于上电时自检并将自检信息输出到信息管理控制模块；

信息监测模块，监测安装主板的计算机或服务器的包括电压、温度、湿度、风扇转速的信息，并将该监测信息发送到信息管理控制模块；

电源管理模块，接收信息管理控制模块的管理信息来完成对电源管理；

风扇控制模块，根据信息监测模块监测到的风扇转速，来完成对风扇转速的控制；

日志存储模块，存储信息监测模块的监测信息及故障信息；

信息输出模块，输出日志存储模块中存储的信息；

信息管理控制模块，根据信息监测模块收集的信息，通过电源管理模块对电源电压进行调节，通过风扇控制模块对风扇转速进行调节，并将信息通过信息输出模块输出，完成对主板的管理；

Sleep模式控制模块，控制整个FPGA进入或跳出Sleep模式。

所述的POST模块通过LPC总线读取80H端口，从80H端口获取计算机开机检测时对包括CPU、内存部件的检测信息。

所述的信息监测模块配置有多路IIC接口、多路AD接口，该多路AD接口为模数转换接口，多路IIC接口对主板温度、湿度、风扇转速信息进行采集，多路AD接口对主板上电压进行监测。

所述的电源管理模块由多路电源管理总线PMBus组成， PMBus对主板上的电压控制芯片进行监测和电压调节。

日志存储模块，将监测的电压、温度、湿度、风扇转速信息，以及故障信息存储在Flash中，实现对日志的存储和管理。

Sleep模式控制模块，通过控制FPGA内部时钟和IO缓冲器，使FPGA在Sleep模式时内部非全速工作，以减少主板关机静态功耗。

一种实现主板管理控制的方法，其实现过程为：

步骤a：主板接收到开机信号，上电和掉电时序控制模块根据主板的上电时序要求完成上电时序控制，POST模块读取主板自检信息，将自检信息通过日志存储模块进行存储，并通过信息输出模块输出；

步骤b：主板自检通过正常开机后，信息监测模块对主板的电压、温度、湿度、风扇转速信息监测，并将信息送到信息管理控制模块进行处理；信息管理控制模块根据收集的信息，通过电源管理模块对电源电压进行调节，通过风扇控制模块对风扇转速进行调节，并将信息通过信息输出模块输出；

步骤c：主板运行过程中，信息监测模块对主板的电压、温度、湿度、风扇转速信息监测，并将信息送到信息管理控制模块进行处理；信息管理控制模块根据设定发现异常后，通过信息输出模块输出故障预测；在故障发生后，将故障信息在日志存储模块中进行存储，并通过信息输出模块输出故障信息，用于故障的排查和维修；

步骤d：主板关机时，上电和掉电时序控制模块根据主板的掉电时序要求完成关机掉电；关机完成后Sleep模式控制模块使FPGA进入Sleep模式，降低主板静态功耗。

所述步骤a）的具体过程为：

计算机或服务器按下开机键后，Sleep模式控制模块使FPGA跳出Sleep模式，FPGA进入全速工作；

上电和掉电时序控制模块向桥片PCH发出RSM Reset信号，然后根据下述步骤以及Power Good信号控制主板上电；

主板上电过程中，主板进行自检，BIOS将检测代码输出到80H端口，POST模块通过LPC总线读取自检信息；如果自检通过则进入上述步骤b）；

如果自检失败，日志存储模块对自检错误信息进行存储，并通过信息输出模块的UART端口输出给用户查看，便于用户排查自检失败原因。

在步骤b）计算机正常启动后，信息监测模块不断通过IIC接口读取主板上的温度、湿度、风扇转速信息，通过AD接口读取主板上电压信息，监测到的电压、温度、湿度、风扇转速送到信息管理控制模块进行管理和对比；

信息管理控制模块监测到温度在升高时，通过风扇控制模块增加PWM的占空比提高风扇转速，达到信息管理控制模块设定的转速。

在步骤c）计算机正常运行过程中，如果发生故障，信息管理控制模块首先判断故障类别，并在日志存储模块中存储故障信息，使用信息输出模块输出故障信息供用户进行故障检查；如未发生故障，计算机正常运行，直到接收到关机信号，接收到关机信号后，上电和掉电时序控制模块按顺序掉电，保证系统的正常关机。

本发明的一种实现主板管理控制的FPGA及方法，具有以下优点：

本发明的一种实现主板管理控制的FPGA及方法，从计算机或服务器启动阶段便开始对主板对电压、温度、湿度、风扇转速等信息进行监测，实现了上电和掉电时序的控制、自检信息的输出、电源的管理、风扇的控制、故障的监测和预估、日志的存储、Sleep模式控制等功能，保障了计算机或服务器的高效稳定的运行，降低了关机的静态功耗，方便了用户对主板的健康状态的了解，便于用户在主板故障发生后对故障进行定位，实现了对主板有效的管理和控制，实用性强，适用范围广泛，易于推广。

附图说明

附图1为本发明的FPGA结构示意图。

附图2为本发明方法的实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图1所示，一种实现主板管理控制的FPGA，对电压、温度、湿度、风扇转速等信息进行监测，实现从计算机或服务器启动阶段开始对主板进行有效的管理和控制，如上电和掉电时序的控制、自检信息的输出、电源的管理、风扇的控制、故障的监测和预估、日志的存储、Sleep模式控制等，各模块相互协同工作实现主板的管理和控制。

在FPGA内部配置以下模块：

上电和掉电时序控制模块，用于上电和掉电时序的控制；

POST模块，用于上电时自检并将自检信息输出到信息管理控制模块；

信息监测模块，监测安装主板的计算机或服务器的包括电压、温度、湿度、风扇转速的信息，并将该监测信息发送到信息管理控制模块；

电源管理模块，接收信息管理控制模块的管理信息来完成对电源管理；

风扇控制模块，根据信息监测模块监测到的风扇转速，来完成对风扇转速的控制；

日志存储模块，存储信息监测模块的监测信息及故障信息；

信息输出模块，输出日志存储模块中存储的信息；

信息管理控制模块，根据信息监测模块收集的信息，通过电源管理模块对电源电压进行调节，通过风扇控制模块对风扇转速进行调节，并将信息通过信息输出模块输出，完成对主板的管理；

Sleep模式控制模块，控制整个FPGA进入或跳出Sleep模式。

所述的POST模块通过LPC总线读取80H端口，从80H端口获取计算机开机检测时对包括CPU、内存部件的检测信息。

所述的信息监测模块配置有多路IIC接口、多路AD接口，该多路AD接口为模数转换接口，多路IIC接口对主板温度、湿度、风扇转速信息进行采集，多路AD接口对主板上电压进行监测。

所述的电源管理模块由多路电源管理总线PMBus组成， PMBus对主板上的电压控制芯片进行监测和电压调节。

日志存储模块，将监测的电压、温度、湿度、风扇转速信息，以及故障信息存储在Flash中，实现对日志的存储和管理。

Sleep模式控制模块，通过控制FPGA内部时钟和IO缓冲器，使FPGA在Sleep模式时内部非全速工作，以减少主板关机静态功耗。

如附图2所示，一种实现主板管理控制的方法，其实现过程为：

步骤a：主板接收到开机信号，上电和掉电时序控制模块根据主板的上电时序要求完成上电时序控制，POST模块读取主板自检信息，将自检信息通过日志存储模块进行存储，并通过信息输出模块输出；

步骤b：主板自检通过正常开机后，信息监测模块对主板的电压、温度、湿度、风扇转速信息监测，并将信息送到信息管理控制模块进行处理；信息管理控制模块根据收集的信息，通过电源管理模块对电源电压进行调节，通过风扇控制模块对风扇转速进行调节，并将信息通过信息输出模块输出；

步骤c：主板运行过程中，信息监测模块对主板的电压、温度、湿度、风扇转速信息监测，并将信息送到信息管理控制模块进行处理；信息管理控制模块根据设定发现异常后，通过信息输出模块输出故障预测；在故障发生后，将故障信息在日志存储模块中进行存储，并通过信息输出模块输出故障信息，用于故障的排查和维修；

步骤d：主板关机时，上电和掉电时序控制模块根据主板的掉电时序要求完成关机掉电；关机完成后Sleep模式控制模块使FPGA进入Sleep模式，降低主板静态功耗。

所述步骤a）的具体过程为：

计算机或服务器按下开机键后，Sleep模式控制模块使FPGA跳出Sleep模式，FPGA进入全速工作；

上电和掉电时序控制模块向桥片PCH发出RSM Reset信号，然后根据下述步骤以及Power Good信号控制主板上电；

主板上电过程中，主板进行自检，BIOS将检测代码输出到80H端口，POST模块通过LPC总线读取自检信息；如果自检通过则进入上述步骤b）；

如果自检失败，日志存储模块对自检错误信息进行存储，并通过信息输出模块的UART端口输出给用户查看，便于用户排查自检失败原因。

在步骤b）计算机正常启动后，信息监测模块不断通过IIC接口读取主板上的温度、湿度、风扇转速信息，通过AD接口读取主板上电压信息，监测到的电压、温度、湿度、风扇转速送到信息管理控制模块进行管理和对比；

信息管理控制模块监测到温度在升高时，通过风扇控制模块增加PWM的占空比提高风扇转速，达到信息管理控制模块设定的转速。

在步骤c）计算机正常运行过程中，如果发生故障，信息管理控制模块首先判断故障类别，并在日志存储模块中存储故障信息，使用信息输出模块输出故障信息供用户进行故障检查；如未发生故障，计算机正常运行，直到接收到关机信号，接收到关机信号后，上电和掉电时序控制模块按顺序掉电，保证系统的正常关机。

下面将结合附图2的方法流程图，以管理主板温度信息、控制主板风扇以及进行故障管理为实施例对本发明进行解释，但不仅限于此。

1）计算机按下开机键后，Sleep模式控制模块使FPGA跳出Sleep模式，FPGA进入全速工作。

2）上电和掉电时序控制模块，向PCH（桥片）发出RSM Reset信号，之后根据S3、S4以及Power Good信号控制主板上电。

3）主板上电过程中，主板会进行自检，BIOS会将检测代码输出到80H端口，POST模块通过LPC总线读取自检信息；如果自检通过转到5）。

4）如果3）中自检失败，日志存储模块会对自检错误信息进行存储，并通过信息输出模块的UART端口输出给用户查看，便于用户排查自检失败原因。

5）计算机正常启动后，信息监测模块不断通过IIC接口读取主板上的温度、湿度、风扇转速信息，通过AD接口读取主板上电压信息，监测到的电压、温度、湿度、风扇转速送到信息管理控制模块进行管理和对比。

6）信息管理控制模块如果监测到温度在升高，但是风扇转速较低时，转到7）；如无该状况转到8）。

7）风扇控制模块，通过增加PWM的占空比提高风扇转速，达到信息管理控制模块设定的转速。

8）在计算机正常运行过程中，如果发生故障，信息管理控制模块首先判断故障类别，并在日志存储模块中存储故障信息，使用信息输出模块输出故障信息供用户进行故障检查；如未发生故障转到9）。

9）计算机正常运行，直到接收到关机信号，接收到关机信号后，上电和掉电时序控制模块按顺序掉电，保证系统的正常关机。

10）正常关机后，Sleep模式控制模块让FPGA进入Sleep模式，该模式下FPGA的功耗降低，可以降低主板的关机静态功耗。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的一种实现主板管理控制的FPGA及方法的权利要求书的且任何所述技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (2)

1.一种实现主板管理控制的FPGA，其特征在于，在FPGA内部配置以下模块：

上电和掉电时序控制模块，用于上电和掉电时序的控制；

POST模块，用于上电时自检并将自检信息输出到信息管理控制模块；

信息监测模块，监测安装主板的计算机或服务器的包括电压、温度、湿度、风扇转速的信息，并将该监测信息发送到信息管理控制模块；

电源管理模块，接收信息管理控制模块的管理信息来完成对电源管理；

风扇控制模块，根据信息监测模块监测到的风扇转速，来完成对风扇转速的控制；

日志存储模块，存储信息监测模块的监测信息及故障信息；

信息输出模块，输出日志存储模块中存储的信息；

信息管理控制模块，根据信息监测模块收集的信息，通过电源管理模块对电源电压进行调节，通过风扇控制模块对风扇转速进行调节，并将信息通过信息输出模块输出，完成对主板的管理；

Sleep模式控制模块，控制整个FPGA进入或跳出Sleep模式；

所述的POST模块通过LPC总线读取80H端口，从80H端口获取计算机开机检测时对包括CPU、内存部件的检测信息；

所述的信息监测模块配置有多路IIC接口、多路AD接口，该多路AD接口为模数转换接口，多路IIC接口对主板温度、湿度、风扇转速信息进行采集，多路AD接口对主板上电压进行监测；

所述的电源管理模块由多路电源管理总线PMBus组成， PMBus对主板上的电压控制芯片进行监测和电压调节；

日志存储模块，将监测的电压、温度、湿度、风扇转速信息，以及故障信息存储在Flash中，实现对日志的存储和管理；

Sleep模式控制模块，通过控制FPGA内部时钟和IO缓冲器，使FPGA在Sleep模式时内部非全速工作，以减少主板关机静态功耗。

2.一种实现主板管理控制的方法，其特征在于，其实现过程为：

步骤a：主板接收到开机信号，上电和掉电时序控制模块根据主板的上电时序要求完成上电时序控制，POST模块读取主板自检信息，将自检信息通过日志存储模块进行存储，并通过信息输出模块输出；

步骤b：主板自检通过正常开机后，信息监测模块对主板的电压、温度、湿度、风扇转速信息监测，并将信息送到信息管理控制模块进行处理；信息管理控制模块根据收集的信息，通过电源管理模块对电源电压进行调节，通过风扇控制模块对风扇转速进行调节，并将信息通过信息输出模块输出；

步骤c：主板运行过程中，信息监测模块对主板的电压、温度、湿度、风扇转速信息监测，并将信息送到信息管理控制模块进行处理；信息管理控制模块根据设定发现异常后，通过信息输出模块输出故障预测；在故障发生后，将故障信息在日志存储模块中进行存储，并通过信息输出模块输出故障信息，用于故障的排查和维修；

步骤d：主板关机时，上电和掉电时序控制模块根据主板的掉电时序要求完成关机掉电；关机完成后Sleep模式控制模块使FPGA进入Sleep模式，降低主板静态功耗；

所述步骤a）的具体过程为：

计算机或服务器按下开机键后，Sleep模式控制模块使FPGA跳出Sleep模式，FPGA进入全速工作；

上电和掉电时序控制模块向桥片PCH发出RSM Reset信号，然后根据下述步骤以及Power Good信号控制主板上电；

主板上电过程中，主板进行自检，BIOS将检测代码输出到80H端口，POST模块通过LPC总线读取自检信息；如果自检通过则进入上述步骤b）；

如果自检失败，日志存储模块对自检错误信息进行存储，并通过信息输出模块的UART端口输出给用户查看，便于用户排查自检失败原因；

在步骤b）计算机正常启动后，信息监测模块不断通过IIC接口读取主板上的温度、湿度、风扇转速信息，通过AD接口读取主板上电压信息，监测到的电压、温度、湿度、风扇转速送到信息管理控制模块进行管理和对比；

信息管理控制模块监测到温度在升高时，通过风扇控制模块增加PWM的占空比提高风扇转速，达到信息管理控制模块设定的转速；

在步骤c）计算机正常运行过程中，如果发生故障，信息管理控制模块首先判断故障类别，并在日志存储模块中存储故障信息，使用信息输出模块输出故障信息供用户进行故障检查；如未发生故障，计算机正常运行，直到接收到关机信号，接收到关机信号后，上电和掉电时序控制模块按顺序掉电，保证系统的正常关机。

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