CN112460053A - 一种风扇的控制方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种风扇的控制方法，包括：将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过第一GPIO口获取第一风扇的转速；根据第一风扇的转速以及接收到的温度信息，确定出对应的PWM信号；将控制器的第二GPIO口与第一风扇的PWM信号线连接之后，利用第二GPIO口向第一风扇发送确定出的PWM信号，以通过PWM信号控制第一风扇的转速。应用本申请的方案，可以有效地控制风扇的转速达到当前情况下的合适值，保证散热良好，也不会浪费功耗。并且有效地控制了成本。本申请还提供了一种风扇的控制系统、设备及存储介质，具有相应技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及反馈控制技术领域，特别是涉及一种风扇的控制方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
机器、板卡等电子设备在运行时，温度的高低会直接影响系统运行的稳定性和速度，因此，对于机器内部的风扇调控就变得十分重要。
对于各类设备而言，目前的主流散热方式是风冷和液冷两种，两种散热方式各有优缺点。其中，风冷主要依靠风扇实现，利用风扇配合各类温度传感器来维持机器的内部温度，即通过温度传感器的反馈，对风扇的转速进行适应性的控制，以使得机器的内部温度达到合适的数值。但是，这样的方式在诸多场合中，会受到主控芯片的制约。即，主控芯片中，没有PWM信号的接口来调控风扇的转速，或者是风扇数量较多，调控风扇转速的PWM信号的接口不足，这样导致只能是部分风扇采用PWM调速，剩余的风扇采用恒定转速。如果这些恒定转速的风扇全速运行，当设备的功率较低时，虽然能够满足散热的要求，但是会产生很大的噪音，且浪费能耗，如果这些恒定转速的风扇是按照中档位或低档位的转速运行，当设备的功率较高时，又无法满足散热要求。还有的解决方案是增加PWM芯片，从而实现针对主控芯片的PWM信号接口的补充，但是，额外添加PWM芯片会导致开发成本增高。
综上所述，如何有效地实现风扇的转速控制，又不会导致成本提高，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种风扇的控制方法、系统、设备及存储介质，以有效地实现风扇的转速控制，又不会导致成本提高。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种风扇的控制方法，包括：
将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过所述第一GPIO口获取所述第一风扇的转速；
根据所述第一风扇的转速以及接收到的温度信息，确定出对应的PWM信号；
将控制器的第二GPIO口与所述第一风扇的PWM信号线连接之后，利用所述第二GPIO口向所述第一风扇发送确定出的所述PWM信号，以通过所述PWM信号控制所述第一风扇的转速。
优选的，通过所述第一GPIO口获取所述第一风扇的转速，包括：
通过第一方向控制寄存器，控制所述第一GPIO口为接收模式；
从对应于所述第一GPIO口的第一接收寄存器中获取数据，得到所述第一风扇的转速。
优选的，从对应于所述第一GPIO口的第一接收寄存器中获取数据，得到所述第一风扇的转速，包括：
按照预设的读取周期，从对应于所述第一GPIO口的第一接收寄存器中获取数据，得到所述第一风扇的转速。
优选的，利用所述第二GPIO口向所述第一风扇发送确定出的所述PWM信号，包括：
通过第二方向控制寄存器，控制所述第二GPIO口为输出模式；
向对应于所述第二GPIO口的第二发送寄存器中交替写入0和1，以利用所述第二GPIO口向所述第一风扇发送确定出的所述PWM信号；
其中，每次写入0时，间隔第一时长之后写入1；每次写入1时，间隔第二时长之后写入0。
优选的，所述第一GPIO口和所述第二GPIO口均为SOC的GPIO口，或者均为MCU的GPIO口。
一种风扇的控制系统，包括：
第一风扇转速获取单元，用于将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过所述第一GPIO口获取所述第一风扇的转速；
PWM信号生成单元，用于根据所述第一风扇的转速以及接收到的温度信息，确定出对应的PWM信号；
转速控制单元，用于将控制器的第二GPIO口与所述第一风扇的PWM信号线连接之后，利用所述第二GPIO口向所述第一风扇发送确定出的所述PWM信号，以通过所述PWM信号控制所述第一风扇的转速。
优选的，第一风扇转速获取单元，具体用于：
将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过第一方向控制寄存器，控制所述第一GPIO口为接收模式；
从对应于所述第一GPIO口的第一接收寄存器中获取数据，得到所述第一风扇的转速。
优选的，转速控制单元，具体用于：
将控制器的第二GPIO口与所述第一风扇的PWM信号线连接之后，通过第二方向控制寄存器，控制所述第二GPIO口为输出模式；
向对应于所述第二GPIO口的第二发送寄存器中交替写入0和1，以利用所述第二GPIO口向所述第一风扇发送确定出的所述PWM信号，以通过所述PWM信号控制所述第一风扇的转速；
其中，每次写入0时，间隔第一时长之后写入1；每次写入1时，间隔第二时长之后写入0。
一种风扇的控制设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述任一项所述的风扇的控制方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的风扇的控制方法的步骤
应用本发明实施例所提供的技术方案，考虑到针对控制芯片中没有PWM信号的接口或者PWM信号的接口不足的情况，而目前的芯片设计中，会存在很多的闲置GPIO口，因此，本申请可以利用闲置的GPIO口来实现风扇的调速。具体的，将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过第一GPIO口获取第一风扇的转速，根据第一风扇的转速以及接收到的温度信息，确定出对应的PWM信号，将控制器的第二GPIO口与第一风扇的PWM信号线连接之后，利用第二GPIO口向第一风扇发送确定出的PWM信号，以通过PWM信号控制第一风扇的转速。由于本申请是根据第一风扇的转速以及接收到的温度信息，确定出对应的PWM信号，进而实现对第一风扇转速的反馈控制，因此不会出现将第一风扇设定为恒定转速时产生的问题，即本申请可以有效地控制风扇的转速达到当前情况下的合适值，保证散热良好，也不会浪费功耗。并且，本申请并不需要额外添加PWM芯片，而是利用闲置的GPIO口来实现PWM芯片的功能，因此本申请的方案有效地控制了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中一种风扇的控制方法的实施流程图；
图2为本发明中一种具体实施方式中的与风扇的连接示意图；
图3为本发明中一种风扇的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种风扇的控制方法，可以有效地控制风扇的转速达到当前情况下的合适值，保证散热良好，也不会浪费功耗。并且有效地控制了成本。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明中一种风扇的控制方法的实施流程图，该风扇的控制方法可以包括以下步骤：
步骤S101：将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过第一GPIO口获取第一风扇的转速。
具体的，本申请的控制器通常是用于控制各个风扇的转速的主控芯片，而在实际应用中，SOC和MCU通常会设计很多的GPIO口，因此，本申请的控制器通常可以具体为SOC或者MCU，即，第一GPIO口和第二GPIO口可以均为SOC的GPIO口，或者均为MCU的GPIO口。当然，其他实施方式中，当存在其他控制器上的闲置GPIO口时，也可以应用本申请的方案。
第一风扇可以是电子设备中的任意一个风扇，通常的风扇设计中，有4根线，分别是Vcc供电线、GND线、PWM信号线以及Tacho信号线。风扇调速的工作原理是，风扇接收到PWM信号，由于PWM信号的占空比、频率不同，因此风扇可以到达对应的转速。同时，风扇每转动一圈会产生两个方波信号，这两个方波信号会由Tacho信号线传回主控芯片，主控芯片便可以根据这两个方波信号进行计数，得出当前的风扇转速，从而根据风扇转速以及温度传感器的检测数据，生成对应的PWM信号，以控制风扇的转速为合适的数值，实现闭环反馈。
本申请的方案中，利用控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接，即与第一风扇的Tacho信号线连接，便可以通过第一GPIO口获取到第一风扇的转速。
在本发明的一种具体实施方式中，考虑到对于每一个GPIO口而言，都有该GPIO口对应的接收寄存器，发送寄存器以及用于控制输入输出方向的方向控制寄存器，因此，步骤S101中描述的通过第一GPIO口获取到第一风扇的转速，可以具体包括以下两个步骤：
步骤一：通过第一方向控制寄存器，控制第一GPIO口为接收模式；
步骤二：从对应于第一GPIO口的第一接收寄存器中获取数据，得到第一风扇的转速。
本申请将第一GPIO口对应的方向控制寄存器称为第一方向控制寄存器，将第一GPIO口对应的接收寄存器称为第一接收寄存器。
通过第一方向控制寄存器，控制第一GPIO口为接收模式，便可以使得第一GPIO口接收到由第一风扇的转速反馈信号线发送的数据，并且存储至第一接收寄存器中，控制器便可以从第一接收寄存器中获取数据，从而得到第一风扇的转速。
进一步地，在从第一接收寄存器中获取数据时，可以有多种方式，例如可以按照预设的读取周期，从对应于第一GPIO口的第一接收寄存器中获取数据，得到第一风扇的转速。按照预设的读取周期对第一接收寄存器进行数据获取，便于实施。
当然，其他实施方式也可以有其他的获取方式，例如每次检测到第一接收寄存器中的数据更新时，进行数据读取，又如，考虑到通常情况下检测到的温度不会超过要求的范围，则可以在检测的温度超过范围时，再开始执行本申请的方式，进行第一风扇的转速获取进而进行调节。
步骤S102：根据第一风扇的转速以及接收到的温度信息，确定出对应的PWM信号。
温度信息可以由温度传感器等装置进行检测并发送至控制器，控制器按照第一风扇的转速以及接收到的温度信息，确定出对应的PWM信号。可以理解的是，确定出的PWM信号不同，则风扇的转速不同，在实际应用中，通常是控制风扇的转速，使得温度达到合适的范围或者合适的数值。并且还需要指出的是，在实际应用中，会有多个风扇需要控制的情况，此时，例如检测出的温度过高时，可以是同步提高各个风扇的转速，也可以是只提高部分的转速，只要能够使得温度值达到要求即可，具体的反馈控制的规则可以根据实际需要进行设定，本申请不展开说明。
步骤S103：将控制器的第二GPIO口与第一风扇的PWM信号线连接之后，利用第二GPIO口向第一风扇发送确定出的PWM信号，以通过PWM信号控制第一风扇的转速。
本申请将控制器的第二GPIO口与第一风扇的PWM信号线连接，因此，可以利用第二GPIO口向第一风扇发送确定出的PWM信号，从而通过PWM信号将第一风扇的转速控制到一个所需要的数值，进而使得温度达到合适值。
在本发明的一种具体实施方式中，步骤S103中描述的利用第二GPIO口向第一风扇发送确定出的PWM信号，可以包括：
通过第二方向控制寄存器，控制第二GPIO口为输出模式；
向对应于第二GPIO口的第二发送寄存器中交替写入0和1，以利用第二GPIO口向第一风扇发送确定出的PWM信号；
其中，每次写入0时，间隔第一时长之后写入1；每次写入1时，间隔第二时长之后写入0。
本申请需要利用第二GPIO口向第一风扇发送确定出的PWM信号，该种实施方式中，向对应于第二GPIO口的第二发送寄存器中交替写入0和1，可以方便地实现这一目的。
具体的，本申请将第二GPIO口对应的方向控制寄存器称为第二方向控制寄存器，将第二GPIO口对应的发送寄存器称为第二发送寄存器。
通过第二方向控制寄存器，控制第二GPIO口为输出模式，便可以使得第二GPIO口向外发送数据，发送的数据内容则来自第二发送寄存器中的数据内容。因此，本申请向第二发送寄存器中交替写入0和1，从而模拟出PWM信号。
每次写入0时，间隔第一时长之后写入1；每次写入1时，间隔第二时长之后写入0。通过控制第一时长和第二时长的取值，便可以得到所需要的PWM信号。例如，每隔0.25秒连续写0写1，即可产生2Hz，50％占空比的PWM信号；0.75秒写1，0.25秒写0，交替进行，即可产生1Hz，75％占空比的PWM信号。
此外需要说明的是，本申请的前文中，以第一风扇为例进行了描述，实际应用中，当有一个或者多个风扇需要进行调速，但是主控芯片PWM信号接口不足时，均可以利用本申请的方案实现风扇的速度控制，例如图2的场合中，利用SOC或者MCU的闲置的4个GPIO口，依次标示为GPIO1，GPIO2，GPIO3以及GPIO4，从而实现对于第一风扇201以及第二风扇202的转速反馈控制。
应用本发明实施例所提供的技术方案，考虑到针对控制芯片中没有PWM信号的接口或者PWM信号的接口不足的情况，而目前的芯片设计中，会存在很多的闲置GPIO口，因此，本申请可以利用闲置的GPIO口来实现风扇的调速。具体的，将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过第一GPIO口获取第一风扇的转速，根据第一风扇的转速以及接收到的温度信息，确定出对应的PWM信号，将控制器的第二GPIO口与第一风扇的PWM信号线连接之后，利用第二GPIO口向第一风扇发送确定出的PWM信号，以通过PWM信号控制第一风扇的转速。由于本申请是根据第一风扇的转速以及接收到的温度信息，确定出对应的PWM信号，进而实现对第一风扇转速的反馈控制，因此不会出现将第一风扇设定为恒定转速时产生的问题，即本申请可以有效地控制风扇的转速达到当前情况下的合适值，保证散热良好，也不会浪费功耗。并且，本申请并不需要额外添加PWM芯片，而是利用闲置的GPIO口来实现PWM芯片的功能，因此本申请的方案有效地控制了成本。
相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种风扇的控制系统，可与上文相互对应参照。
参见图3所示，为本发明中一种风扇的控制系统的结构示意图，包括：
第一风扇转速获取单元301，用于将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过第一GPIO口获取第一风扇的转速；
PWM信号生成单元302，用于根据第一风扇的转速以及接收到的温度信息，确定出对应的PWM信号；
转速控制单元303，用于将控制器的第二GPIO口与第一风扇的PWM信号线连接之后，利用第二GPIO口向第一风扇发送确定出的PWM信号，以通过PWM信号控制第一风扇的转速。
在本发明的一种具体实施方式中，第一风扇转速获取单元301，具体用于：
将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过第一方向控制寄存器，控制第一GPIO口为接收模式；
从对应于第一GPIO口的第一接收寄存器中获取数据，得到第一风扇的转速。
在本发明的一种具体实施方式中，第一风扇转速获取单元301，具体用于：
将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过第一方向控制寄存器，控制第一GPIO口为接收模式；
按照预设的读取周期，从对应于第一GPIO口的第一接收寄存器中获取数据，得到第一风扇的转速。
在本发明的一种具体实施方式中，转速控制单元303，具体用于：
将控制器的第二GPIO口与第一风扇的PWM信号线连接之后，通过第二方向控制寄存器，控制第二GPIO口为输出模式；
向对应于第二GPIO口的第二发送寄存器中交替写入0和1，以利用第二GPIO口向第一风扇发送确定出的PWM信号，以通过PWM信号控制第一风扇的转速；
其中，每次写入0时，间隔第一时长之后写入1；每次写入1时，间隔第二时长之后写入0。
在本发明的一种具体实施方式中，第一GPIO口和第二GPIO口均为SOC的GPIO口，或者均为MCU的GPIO口。
相应于上面的方法和系统实施例，本发明实施例还提供了一种风扇的控制设备以及一种计算机可读存储介质，可与上文相互对应参照。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中的风扇的控制方法的步骤。这里所说的计算机可读存储介质包括随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。
该风扇的控制设备可以包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序以实现上述任一实施例中的风扇的控制方法的步骤。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种风扇的控制方法，其特征在于，包括：
将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过所述第一GPIO口获取所述第一风扇的转速；
根据所述第一风扇的转速以及接收到的温度信息，确定出对应的PWM信号；
将控制器的第二GPIO口与所述第一风扇的PWM信号线连接之后，利用所述第二GPIO口向所述第一风扇发送确定出的所述PWM信号，以通过所述PWM信号控制所述第一风扇的转速。
2.根据权利要求1所述的风扇的控制方法，其特征在于，通过所述第一GPIO口获取所述第一风扇的转速，包括：
通过第一方向控制寄存器，控制所述第一GPIO口为接收模式；
从对应于所述第一GPIO口的第一接收寄存器中获取数据，得到所述第一风扇的转速。
3.根据权利要求2所述的风扇的控制方法，其特征在于，从对应于所述第一GPIO口的第一接收寄存器中获取数据，得到所述第一风扇的转速，包括：
按照预设的读取周期，从对应于所述第一GPIO口的第一接收寄存器中获取数据，得到所述第一风扇的转速。
4.根据权利要求1所述的风扇的控制方法，其特征在于，利用所述第二GPIO口向所述第一风扇发送确定出的所述PWM信号，包括：
通过第二方向控制寄存器，控制所述第二GPIO口为输出模式；
向对应于所述第二GPIO口的第二发送寄存器中交替写入0和1，以利用所述第二GPIO口向所述第一风扇发送确定出的所述PWM信号；
其中，每次写入0时，间隔第一时长之后写入1；每次写入1时，间隔第二时长之后写入0。
5.根据权利要求1至4任一项所述的风扇的控制方法，其特征在于，所述第一GPIO口和所述第二GPIO口均为SOC的GPIO口，或者均为MCU的GPIO口。
6.一种风扇的控制系统，其特征在于，包括：
第一风扇转速获取单元，用于将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过所述第一GPIO口获取所述第一风扇的转速；
PWM信号生成单元，用于根据所述第一风扇的转速以及接收到的温度信息，确定出对应的PWM信号；
转速控制单元，用于将控制器的第二GPIO口与所述第一风扇的PWM信号线连接之后，利用所述第二GPIO口向所述第一风扇发送确定出的所述PWM信号，以通过所述PWM信号控制所述第一风扇的转速。
7.根据权利要求6所述的风扇的控制系统，其特征在于，第一风扇转速获取单元，具体用于：
将控制器的第一GPIO口与第一风扇的转速反馈信号线连接之后，通过第一方向控制寄存器，控制所述第一GPIO口为接收模式；
从对应于所述第一GPIO口的第一接收寄存器中获取数据，得到所述第一风扇的转速。
8.根据权利要求6所述的风扇的控制系统，其特征在于，转速控制单元，具体用于：
将控制器的第二GPIO口与所述第一风扇的PWM信号线连接之后，通过第二方向控制寄存器，控制所述第二GPIO口为输出模式；
向对应于所述第二GPIO口的第二发送寄存器中交替写入0和1，以利用所述第二GPIO口向所述第一风扇发送确定出的所述PWM信号，以通过所述PWM信号控制所述第一风扇的转速；
其中，每次写入0时，间隔第一时长之后写入1；每次写入1时，间隔第二时长之后写入0。
9.一种风扇的控制设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至5任一项所述的风扇的控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的风扇的控制方法的步骤。
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