CN113377705A - 一种基于嵌入式控制器的计算机 - Google Patents

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Abstract

一种基于嵌入式控制器的计算机，其特征在于，包括处理器、嵌入式控制器，其中：所述嵌入式控制器通过I2C与所述处理器相连，配置用于通过接收来自所述处理器的开关机指令实现开关机，以及基于输入设备的按键状态调节屏幕的亮度。通过本发明所提出的基于嵌入式控制器的计算机，通过低功耗的嵌入式控制器实现对电池的充放电管理、对计算机开关机的控制、对风扇转速的控制以及通过键盘的特殊按键的组合实现对显示屏亮度的调节。通过嵌入式控制器实现一些较低数据量设备的集中管理，节省计算机的计算资源。

Description

一种基于嵌入式控制器的计算机
技术领域
本发明属于计算机领域，具体涉及一种基于嵌入式控制器的计算机。
背景技术
随着国防信息化建设，关键应用领域中对国产化替代的需求日益增长，成都申威科技有限公司推出的申威421处理器，能够满足国产化替代需求，结合外围设备，可以实现笔记本、工控机等计算机平台。
申威421处理器为64位字长的RISC架构处理器，采用28nm工艺，单芯片中集成了4个同构的新一代申威Core3A核心、工作主频可达2.0GHz、8MB的三级共享Cache、两路64位DDR3存储控制器、两路第三代标准PCIE接口、支持调试和管理的维护接口。
但在实际中一直没有基于申威421处理器的更低成本的移动计算机设计方案的出现。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种基于嵌入式控制器的计算机，包括处理器、嵌入式控制器，其中：
所述嵌入式控制器通过I2C与所述处理器相连，配置用于通过接收来自所述处理器的开关机指令实现开关机，以及基于输入设备的按键状态调节屏幕的亮度。
在本发明的一些实施方式中，计算机还包括：
PCIE扩展芯片，所述PCIE扩展芯片配置用于将所述处理器的一路PCIE总线扩展成多路PCIE总线。
在本发明的一些实施方式中，计算机还包括：
PCIE转USB模块，配置用于将所述PCIE扩展芯片扩展出的一路PCIE总线转换成USB接口。
在本发明的一些实施方式中，计算机还包括：
UART串口转USB模块，配置用于实现UART数据与USB数据的转换。
在本发明的一些实施方式中，所述嵌入式控制器通过UART接口与所述UART转USB模块相连，配置用于在所述计算机运行时将电池信息通过所述UART串口发送到操作系统，并通过所述UART串口接收来自操作系统的管理指令。
在本发明的一些实施方式中，所述嵌入式控制器还配置用于通过SMBUS总线与所述计算机的电池相连，实现对电池充放电的管理。
在本发明的一些实施方式中，计算机还包括：
单片机，所述单片机分别通过GPIO接口和PS2接口与矩阵键盘和触控板相连，并通过USB接口向操作系统发送所述矩阵键盘和触控板的输入数；
所述单片机通过另一组GPIO接口与嵌入式控制器相连，并通过所述GPIO接口向嵌入式控制器发送所述矩阵键盘的控制指令以执行相应的控制动作。
在本发明的一些实施方式中，所述单片机配置用于：实时扫描矩阵键盘的按键状态；响应于检测到第一按键组合，将第一GPIO引脚的电平拉低；
所述嵌入式控制器配置用于响应于所述对应的GPIO引脚的电平降低，将屏幕的亮度调高预设值，并通过UART串口将对屏幕的调节信息发送到操作系统。
在本发明的一些实施方式中，所述单片机配置用于：实时扫描矩阵键盘的按键状态；响应于检测到第二按键组合，将第二GPIO引脚的电平拉低；
所述嵌入式控制器配置用于响应于所述对应的GPIO引脚的电平降低，将屏幕的亮度调低预设值，并通过UART串口将对屏幕的调节信息发送到操作系统。
在本发明的一些实施方式中，所述嵌入式控制器通过PWM接口与所述风扇相连，实现对风扇转速的调节。
通过本发明所提出一种基于嵌入式控制器的计算机，通过低功耗的嵌入式控制器实现对电池的充放电管理、对计算机开关机的控制、对风扇转速的控制以及通过键盘的特殊按键的组合实现对显示屏亮度的调节。通过嵌入式控制器实现一些较低数据量设备的集中管理，节省计算机的计算资源。
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为本发明的计算机的结构图；
图2为本发明一实施例的方法流程图；
图3为本发明一实施例的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
如图1所示，本发明提出了一种基于嵌入式控制器的计算机，包括处理器(例如申威421处理器)1、嵌入式控制器2，其中：
所述嵌入式控制器2通过I2C与所述处理器1相连，配置用于通过接收来自所述处理器1的开关机指令实现开关机，以及基于输入设备的按键状态调整屏幕的亮度。
在本实施例中，申威421处理器1与嵌入式控制器(Embedded Controller，EC)2进行通信主要通过I2C和UART。申威421处理器I2C作为主机端，嵌入式控制器2端I2C作为从机端，当执行关机指令时，CPU通过I2C将关机指令码发送给嵌入式控制2，嵌入式控制器2接受到指令后执行关机流程，例如，嵌入式控制器通过监控开机键的状态，当开机键被按下时，嵌入式控制器2响应于开机键被按下执行开机工作，先是通过GPIO控制电源控制模块使能计算机所需的12V、5V、3.3V等电源上电信号，为计算机主板供电，并触发BIOS执行上电开机流程执行上电开机。
在嵌入式控制器2通过I2C从CPU接收到关机指令0xFC时，嵌入式控制器2通过GPIO向电源管理模块发送断电指令，停止向计算机主板供电。
重启指令为0xF3，其过程相当于一次关机以及一次开机过程，区别是不是由开机按键的触发。
此外，嵌入式控制器还通过接收矩阵键盘7上特定组合键的输入对显示屏12的亮度进行调节。
在本实施例中嵌入式控制器2采用IT8528芯片。IT8528作为一种广泛使用的EC芯片，具有高度集成化、低功耗等特点，集成了键盘控制器、PWM、SMBUS、PS2接口、电源管理接口和丰富的GPIO等，能够满足笔记本平台基本的电源管理等功能，实现对外围设备的控制。
如图1所示，在本发明的一些实施例中，计算机还包括：
PCIE扩展芯片3，所述PCIE扩展芯片3配置用于将所述申威421处理器1的一路PCIE总线扩展成多路PCIE总线。
在本实施例中，由于申威处421理器仅有两条PCIE3.0总线，但实际上需要高速接口的设备又比较多，因此需要使用PCIE扩展芯片3对申威421处理器的其中一条PCIE总线进行扩展，用以提供更多的PCIE设备提供接口。
如图1所示，在本发明的一些实施方式中，计算机还包括：
PCIE转USB模块4，配置用于将所述PCIE扩展芯片3扩展出的一路PCIE总线转换成USB接口。
在本实施例中，通过将PCIE扩展芯片3扩展出的一路PCIE总线转换成多个USB接口，提供对USB设备的接入支持。此外，在本实施例中，PCIE转USB模块4所采用的芯片为uPD720201芯片。
如图1所示，在本发明的一些实施方式中，计算机还包括：
UART串口转USB模块5，配置用于实现UART数据与USB数据的转换。
在本实施例中，由于嵌入式控制器2并不具备USB直连能力，并且在计算机运行时，需要与操作系统进行通信，因此，并且由于申威421处理器1不支持LPC通信，为实现操作系统到嵌入式控制器2之间的信息传输，通过嵌入式控制器2自带的UART串口功能，将该UART串口连接到UART串口转USB模块，再与PCIE转USB模块5进性连接可实现操作系统到嵌入式控制2之间的信息传输。
如图1所示，在本发明的一些实施例中，所述嵌入式控制器通过UART接口与所述UART转USB模块相连，配置用于在所述计算机运行时将电池信息通过所述UART串口发送到操作系统，并通过所述UART串口接收来自操作系统的管理指令。
如图1所示，在本发明的一些实施例中，所述嵌入式控制器2还配置用于通过SMBUS总线与所述计算机的电池9相连，实现对电池9充放电的管理。
具体地，嵌入式控制器2所采用的IT8528集成由电源管理功能。因此，在本实施例中，嵌入式控制器2通过SMBUS总线连接电池，并对电池的充放电进行管理，并且将电池9的剩余电量等信息通过UART串口经过UART串口转USB模块5以USB数据的方式发送到操作系统上对应的驱动程序，由驱动程序提供给操作系统，操作系统可根据电池信息显示电池9的剩余电量。此外，操作系统可向嵌入式控制器2发送相应的电池策略，例如若操作系统发出省电模式的命令式，嵌入式控制器2则控制电池及电源的输出功率，实现功耗墙功能。
在本发明的一些实施例中，计算机还包括：
单片机6，所述单片机6分别通过GPIO接口和PS2接口与矩阵键盘7和触控板8相连，并通过USB接口向操作系统发送所述矩阵键盘7和触控板8的输入数据；
所述单片机6通过另一组GPIO接口与嵌入式控制器2相连，并通过所述GPIO接口向嵌入式控制器2发送所述矩阵键盘7的控制指令以执行相应的控制动作。
在本实施例中，本发明所采用的矩阵键盘7支持以GPIO的方式提供对输入数据的采集，触摸板8采用PS2的方式提供对触摸板输入数据的采集。这两种方式虽然均可以被嵌入式控制器2所支持，但由于嵌入式控制器2余操作系统的连接需要通过UART串口实现，且嵌入式控制2需要UART串口来与操作系统通信，因此为方便更快速地将数据传输到操作系统，通过单片机6对输入数据进行收集，并通过USB接口直接所述矩阵键盘7和触控板8的再经PCIE总线发送到操作系统，可有效降低输入设备的延迟。并且可有效降低嵌入式控制器的突发数据传输压力。
此外，单片机6还通过另外的GPIO接口将矩阵键盘7的输入数据发送到嵌入式控制器2。具体为嵌入式控制器2与单片机6虽然通过GPIO建立连接，仅仅是对数据线的电位的高低进行监控。在本实施例中，当监测到被设定的特殊的按键或组合键发生按下触发时，单片机6将对应的GPIO数据线的电位拉低或拉高，当嵌入式控制2监测到对应数据线的电位变化时执行相应的控制程序。
如图2所示，在本发明的一些实施例中，在本发明的一些实施方式中，所述单片机配置用于：实时扫描矩阵键盘的按键状态；响应于检测到第一按键组合，将第一GPIO引脚的电平拉低。所述嵌入式控制器配置用于响应于所述对应的GPIO引脚的电平降低，将屏幕12的亮度调高预设值，并通过UART串口将对屏幕12的调节信息发送到操作系统。
举例来说，所述单片机6实时扫描矩阵键盘7的按键状态；响应于所述特殊功能键和第一功能键同时被按下，所述单片机6将第一GPIO引脚的电平拉低；响应于所述对应的GPIO引脚的电平降低，所述嵌入式控制器2将屏幕12的亮度调高10％，并通过UART串口将对屏幕12的调节信息发送到操作系统。
在本实施例中，当预先设定的特殊功能键Fn与增加屏幕亮度键F6处于同时按下的状态时，单片机6将与嵌入式控制2相连的第一GPIO的电位拉低；响应于第一GPIO电位的变低，嵌入式控制器通过PWM接口向屏幕12发送相应的调高屏幕亮度指令，将屏幕12的亮度调亮10％，并将亮度调节范围通过UART串口发送给操作系统，操作系统可根据接收到的亮度调节范围显示对应的亮度调节变化图标。在此过程中，单片机6并不向操作系统通过USB发送Fn+F6被同时按下的数据信息。
在本发明的一些实施方式中，所述单片机配置用于：实时扫描矩阵键盘的按键状态；响应于检测到第二按键组合，将第二GPIO引脚的电平拉低；所述嵌入式控制器配置用于响应于所述对应的GPIO引脚的电平降低，将屏幕12的亮度调低预设值，并通过UART串口将对屏幕12的调节信息发送到操作系统。
举例来说，所述单片机实时扫描矩阵键盘的按键状态；响应于所述特殊功能键和第二功能键同时被按下，所述单片机将第二GPIO引脚的电平拉低；响应于所述对应的GPIO引脚的电平降低，所述嵌入式控制器将屏幕12的亮度调低10％，并通过UART串口将对屏幕12的调节信息发送到操作系统。
在本实施例中，当预先设定的特殊功能键Fn与增加屏幕亮度键F5出于同时按下的状态时，单片机6将与嵌入式控制2相连的第一GPIO的电位拉低；响应于第一GPIO电位的变低，嵌入式控制器通过PWM接口将相应的降低亮度指令发送到屏幕12，将屏幕12的亮度调暗10％，并将亮度调节范围通过UART串口发送给操作系统，操作系统可根据接收到的亮度调节范围显示对应的亮度调节变化图标。在此过程中，单片机6并不向操作系统通过USB发送Fn+F5被同时按下的数据信息。
在本发明的一些实施方式中，所述嵌入式控制器通过PWM接口与所述风扇相连，实现对风扇转速的调节。
在本实施例中，嵌入控制器2可根据对电源管理的状态检测或接收来自操作系统的命令对风扇的转速进行调节。对电池或电源的功率进行实时计算，根据电源功率的百分比设定风扇转速的百分比，并通过PWM数据线将控制指令发送到风扇以调节风扇的转速，此外还能根据操作系统相应的管理软件对风扇的速度进行管理，并将转速指令通过UART串口发送到嵌入式控制器2，由嵌入式控制器2发送相应的PWM指令到风扇。
通过本发明所提出一种基于嵌入式控制器的计算机，通过低功耗的嵌入式控制器实现对电池的充放电管理、对计算机开关机的控制、对风扇转速的控制以及通过键盘的特殊按键的组合实现对显示屏亮度的调节。通过嵌入式控制器实现一些较低数据量设备的集中管理，节省计算机的计算资源。

Claims (10)

1.一种基于嵌入式控制器的计算机，其特征在于，包括处理器、嵌入式控制器，其中：
所述嵌入式控制器通过I2C与所述处理器相连，配置用于通过接收来自所述处理器的开关机指令实现开关机，以及基于输入设备的按键状态调节屏幕的亮度。
2.根据权利要求1所述的计算机，其特征在于，还包括：
PCIE扩展芯片，所述PCIE扩展芯片配置用于将所述处理器的一路PCIE总线扩展成多路PCIE总线。
3.根据权利要求2所述的计算机，其特征在于，还包括：
PCIE转USB模块，配置用于将所述PCIE扩展芯片扩展出的一路PCIE总线转换成USB接口。
4.根据权利要求3所述的计算机，其特征在于，还包括：
UART串口转USB模块，配置用于实现UART数据与USB数据的转换。
5.根据权利要求4所述的计算机，其特征在于，所述嵌入式控制器通过UART接口与所述UART转USB模块相连，配置用于在所述计算机运行时将电池信息通过所述UART串口发送到操作系统，并通过所述UART串口接收来自操作系统的管理指令。
6.根据权利要求5所述的计算机，其特征在于，所述嵌入式控制器还配置用于通过SMBUS总线与所述计算机的电池相连，实现对电池充放电的管理。
7.根据权利要求3所述的计算机，其特征在于，还包括：
单片机，所述单片机分别通过GPIO接口和PS2接口与矩阵键盘和触控板相连，并通过USB接口向操作系统发送所述矩阵键盘和触控板的输入数；
所述单片机通过另一组GPIO接口与嵌入式控制器相连，并通过所述GPIO接口向嵌入式控制器发送所述矩阵键盘的控制指令以执行相应的控制动作。
8.根据权利要求7所述的计算机，其特征在于，所述单片机配置用于：实时扫描矩阵键盘的按键状态；响应于检测到第一按键组合，将第一GPIO引脚的电平拉低；
所述嵌入式控制器配置用于响应于所述对应的GPIO引脚的电平降低，将屏幕的亮度调高预设值，并通过UART串口将对屏幕的调节信息发送到操作系统。
9.根据权利要求8所述的计算机，其特征在于，所述单片机配置用于：实时扫描矩阵键盘的按键状态；响应于检测到第二按键组合，将第二GPIO引脚的电平拉低；
所述嵌入式控制器配置用于响应于所述对应的GPIO引脚的电平降低，将屏幕的亮度调低预设值，并通过UART串口将对屏幕的调节信息发送到操作系统。
10.根据权利要求1所述的计算机，其特征在于，所述嵌入式控制器通过PWM接口与所述风扇相连，实现对风扇转速的调节。
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