CN115167640A - 基于飞腾ft2000处理器的计算机电源管理控制系统及方法 - Google Patents

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李雪峰
刘世龙
邹姝妹
刘川
王杰
王茜
黄晶晶
张玥
姬叶华
张佩
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Abstract

根据本发明提供的一种基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统及方法，包括：计算机电源管理控制模块：基于飞腾FT2000笔记本，根据计算机不同状态对电源的要求，通过国产CPLD控制各档电源上下电时序，实现计算机电源管理控制；充电及温度控制模块：通过IIC接口分别与单片机、CPLD以及FT2000通信，实现电池充电管理功能以及笔记本温度检测和散热功能。

Description

基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统及方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体地，涉及基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统及方法。
背景技术
在电子信息产业实现全国产化的背景下，自主可控的国产化计算机成为军用计算机的首选。由于国产CPU、电子元器件还存在着性能偏低，功耗偏大的问题，在实现全国产化的背景下，计算机电源管理控制系统显得尤为重要。有效解决计算机功耗问题，不仅可以提高计算机工作时间，而且对于野外军事作战尤其关键。
专利文献CN212341831U(申请号：CN212341831U)公开了一种电压输出稳定且抗干扰较好的基于飞腾处理器平台计算机电源电路，具备：开关振荡电路，其用于接收整流滤波后输出的直流电压信号；正反馈电路，其输入端耦接于开关振荡电路的输出端，正反馈电路用于接收直流电压信号，并将直流电压信号反馈至开关振荡电路，使开关振荡电路维持自激振荡，以产生驱动电压；待机电压产生电路，其输入端与开关振荡电路连接，待机电压产生电路用于接收驱动电压，并将驱动电压转换为电源启动待机电压信号及主板待机电压信号；自动稳压控制电路，其输入端与待机电压产生电路的一输出端连接，自动稳压控制电路用于接收主板待机电压信号，并对主板待机电压信号进行调控。该专利电源电路由开关振荡电路、正反馈电路、待机电压产生电路、自动稳压控制电路组成，共同完成电源电路管理。
专利文献CN206805447U(申请号：201720528430.X)公开了一种飞腾计算机温度检测电路,可以实时监控系统温度以及芯片温度,本实用新型的检测电路设有芯片U45,芯片U45可以检测到CPU和主板上发热源的温度系数,单片机通过SMBUS总线与芯片U45连接并且获取芯片U45内部寄存器信息,实时检测芯片U45的温度并且上报给系统,然后系统再根据温度信息加以调节散热。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统及方法。
根据本发明提供的一种基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统，包括：
计算机电源管理控制模块：基于飞腾FT2000笔记本，根据计算机不同状态对电源的要求，通过国产CPLD控制各档电源上下电时序，实现计算机电源管理控制；
充电及温度控制模块：通过IIC接口分别与单片机、CPLD以及FT2000通信，实现电池充电管理功能以及笔记本温度检测和散热功能。
优选地，在所述计算机电源管理控制模块中，
模块M1：笔记本由关机状态S5进入主机正常工作状态S0，收到开机信号后，根据飞腾FT2000处理器和桥片上电时序，通过CPLD控制引脚输出高电平，依次给各档电源转换模块使能上电，笔记本正常工作；
模块M2：当笔记本进入休眠状态时，由主机正常工作状态S0进入主机中除了内存以外其他所有部件都停止运行的工作状态S3，CPLD检测到休眠管理信号，根据工作状态S3的电源要求，CPLD通过控制引脚输出低电平关闭工作状态S0的电源使能信号，仅保留工作状态S3的电源，笔记本挂起到内存；
模块M3：当笔记本由工作状态S0进入工作状态S5时，CPLD检测到关机信号，根据工作状态S5的电源要求，CPLD通过控制引脚输出低电平关闭工作状态S0电源使能信号，仅保留工作状态S5的电源，笔记本关机；
模块M4：当笔记本由工作状态S3进入工作状态S0时，CPLD检测到唤醒管理信号，根据工作状态S0状态电源要求以及上电时序要求，使能各档电源，笔记本正常工作。
优选地，在所述充电及温度控制模块中，
单片机通过IIC接口读取主板充电信息，根据是否对电池充电控制充电指示灯状态，并且实时监测主板温度，实现温度控制；
CPLD通过IIC接口监测电池和外电是否接入，当只有电池接入时，使用电池供电；当只有外电接入时，使用外电供电；当两个同时接入时，使用外电供电，并且读取电池电量，管理电池充电功能；
FT2000通过IIC读取电池电量，实现显示电池电量状态功能。
优选地，在所述充电及温度控制模块中，包括：MCU控制器、电池单元、温度采集单元以及散热风扇；
所述MCU控制器通过IIC接口与温度采集单元通信；
根据温度采集单元采集的工作温度输出PWM信号控制散热风扇的风扇转速。
优选地，所述温度采集单元包括两路温度采集电路；所述两路温度采集电路包括用于采集CPU工作温度的电路以及用于采集整板工作温度的电路；
基于采集CPU工作温度的电路采集CPU工作温度；基于采集整板工作温度的电路采集整板工作温度。
优选地，所述散热风扇包括CPU散热风扇和整机散热风扇；当CPU温度超过预设值时，MCU根据温度变化控制CPU散热风扇转速；当CPU温度低于预设值时，CPU散热风扇停止工作；
当整机温度超过预设值时，MCU根据温度变化控制整机风扇转速；当整机温度低于预设值时，整机风扇停止工作。
根据本发明提供的一种基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制方法，包括：
计算机电源管理控制模块基于飞腾FT2000笔记本，根据计算机不同状态对电源的要求，通过国产CPLD控制各档电源上下电时序，实现计算机电源管理控制；
充电及温度控制模块通过IIC接口分别与单片机、CPLD以及FT2000通信，实现电池充电管理功能以及笔记本温度检测和散热功能。
优选地，在所述计算机电源管理控制模块中，
笔记本由关机状态S5进入主机正常工作状态S0，收到开机信号后，根据飞腾FT2000处理器和桥片上电时序，通过CPLD控制引脚输出高电平，依次给各档电源转换模块使能上电，笔记本正常工作；
当笔记本进入休眠状态时，由主机正常工作状态S0进入主机中除了内存以外其他所有部件都停止运行的工作状态S3，CPLD检测到休眠管理信号，根据工作状态S3的电源要求，CPLD通过控制引脚输出低电平关闭工作状态S0的电源使能信号，仅保留工作状态S3的电源，笔记本挂起到内存；
当笔记本由工作状态S0进入工作状态S5时，CPLD检测到关机信号，根据工作状态S5的电源要求，CPLD通过控制引脚输出低电平关闭工作状态S0电源使能信号，仅保留工作状态S5的电源，笔记本关机；
当笔记本由工作状态S3进入工作状态S0时，CPLD检测到唤醒管理信号，根据工作状态S0状态电源要求以及上电时序要求，使能各档电源，笔记本正常工作。
优选地，在所述充电及温度控制模块中，
单片机通过IIC接口读取主板充电信息，根据是否对电池充电控制充电指示灯状态，并且实时监测主板温度，实现温度控制；
CPLD通过IIC接口监测电池和外电是否接入，当只有电池接入时，使用电池供电；当只有外电接入时，使用外电供电；当两个同时接入时，使用外电供电，并且读取电池电量，管理电池充电功能；
FT2000通过IIC读取电池电量，实现显示电池电量状态功能。
优选地，在所述充电及温度控制模块中，包括：MCU控制器、电池单元、温度采集单元以及散热风扇；
所述MCU控制器通过IIC接口与温度采集单元通信；
根据温度采集单元采集的工作温度输出PWM信号控制散热风扇的风扇转速；
所述温度采集单元包括两路温度采集电路；所述两路温度采集电路包括用于采集CPU工作温度的电路以及用于采集整板工作温度的电路；
基于采集CPU工作温度的电路采集CPU工作温度；基于采集整板工作温度的电路采集整板工作温度；
所述散热风扇包括CPU散热风扇和整机散热风扇；当CPU温度超过预设值时，MCU根据温度变化控制CPU散热风扇转速；当CPU温度低于预设值时，CPU散热风扇停止工作；
当整机温度超过预设值时，MCU根据温度变化控制整机风扇转速；当整机温度低于预设值时，整机风扇停止工作。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明基于飞腾FT2000笔记本，通过国产CPLD实现计算机电源管理控制系统，根据计算机不同状态对电源的要求，控制各档电源上下电时序，有效控制笔记本功耗；
2、本发明通过单片机与CPLD、FT2000通信，实现电池充电管理功能，以及笔记本温度检测和散热功能，解决由于笔记本功耗大、温度高导致的运行卡顿问题；
3、本发明提出的计算机电源管理控制系统，通过CPLD管理电源系统，提高电路稳定性和电源管理可控性，并且降低电路设计复杂度；该电源管理系统有效控制计算机各状态电源上下电，使得笔记本电源管理更加安全、可靠有保障；
4、本发明提出的电源管理系统，EC实时检测主板温度，并通过PWM调试风扇转速，有效提高扇热效率和产品稳定性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为计算机电源管理控制模块示意图。
图2为充电及温度控制系统模块示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
现有技术中由于国产CPU、电子元器件还存在着性能偏低，功耗偏大的问题，在实现全国产化的背景下，计算机电源管理控制系统显得尤为重要。
针对上述现有技术中的缺陷，本发明基于飞腾FT2000笔记本，通过国产CPLD实现计算机电源管理控制系统，根据计算机不同状态对电源的要求，控制各档电源上下电时序，有效控制笔记本功耗。同时通过单片机与CPLD、FT2000通信，实现电池充电管理功能，以及笔记本温度检测和散热功能，解决由于笔记本功耗大、温度高导致的运行卡顿问题。
下面参考附图描述本公开实施例的基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统及方法；
本发明提供了一种基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统，如图1至2所示，包括：
计算机电源管理控制模块，通过CPLD实现电源管理系统功能
充电及温度控制系统模块，实现笔记本温度检测和散热功能
如图1所示，计算机电源管理控制模块：
基于飞腾FT2000处理器的国产化计算机，通过国产CPLD实现电源管理系统功能。CPLD根据笔记本运行状态，实现各档电源管理功能。
笔记本电源管理的状态：S0为主机正常工作状态；S3为主机中除了内存以外其他所有部件都停止工作；S5为关机状态。
具体地，所述计算机电源管理控制模块包括：
笔记本开机CPLD引脚接，笔记本由S5状态进入S0状态。收到开机信号后，根据飞腾FT2000处理器和桥片上电时序，通过CPLD控制引脚输出高电平，依次给各档电源转换模块使能上电，笔记本正常工作；
当笔记本进入休眠状态时，由S0状态进入S3状态，CPLD检测到休眠管理信号，根据S3状态电源要求，CPLD通过控制引脚输出低电平关闭S0状态电源使能信号，仅保留S3状态电源，笔记本挂起到内存；
当笔记本由S0状态进入S5状态时，CPLD检测到关机信号，根据S5状态电源要求，CPLD通过控制引脚输出低电平关闭S0状态电源使能信号，仅保留S5状态电源，笔记本关机；
当笔记本由S3状态进入S0状态时，CPLD检测到唤醒管理信号，根据S0状态电源要求，根据上电时序要求，使能各档电源，笔记本正常工作。
如图2所示，充电及温度控制系统模块：
该部分由MCU控制器、电池单元、温度采集单元、散热风扇构成。
MCU控制器，在笔记本不同工作状态下，始终处于工作状态。MCU通过IIC接口与电池单元通信，实现电池充电管理功能。
温度采集单元由两路温度采集电路构成，一路用于采集CPU工作温度，另一路用于采集整板工作温度。MCU控制器通过IIC接口与温度采集单元通信，根据采集的数据输出PWM信号控制风扇转速。
散热风扇由CPU散热风扇和整机散热风扇组成，当CPU温度超过设定阈值时，MCU根据温度变化控制CPU散热风扇转速，低于设定阈值时CPU散热风扇停止工作。当整机温超过设定阈值时，MCU根据温度变化控制整机风扇转速，当整机温度低于设定阈值时，整机风扇停止工作。
本发明提供了一种基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制方法，包括：
计算机电源管理控制模块通过CPLD实现电源管理系统功能
充电及温度控制系统模块实现笔记本温度检测和散热功能
如图1所示，计算机电源管理控制模块：
基于飞腾FT2000处理器的国产化计算机，通过国产CPLD实现电源管理系统功能。CPLD根据笔记本运行状态，实现各档电源管理功能。
笔记本电源管理的状态：S0为主机正常工作状态；S3为主机中除了内存以外其他所有部件都停止工作；S5为关机状态。
具体地，所述计算机电源管理控制模块包括：
笔记本开机CPLD引脚接，笔记本由S5状态进入S0状态。收到开机信号后，根据飞腾FT2000处理器和桥片上电时序，通过CPLD控制引脚输出高电平，依次给各档电源转换模块使能上电，笔记本正常工作；
当笔记本进入休眠状态时，由S0状态进入S3状态，CPLD检测到休眠管理信号，根据S3状态电源要求，CPLD通过控制引脚输出低电平关闭S0状态电源使能信号，仅保留S3状态电源，笔记本挂起到内存；
当笔记本由S0状态进入S5状态时，CPLD检测到关机信号，根据S5状态电源要求，CPLD通过控制引脚输出低电平关闭S0状态电源使能信号，仅保留S5状态电源，笔记本关机；
当笔记本由S3状态进入S0状态时，CPLD检测到唤醒管理信号，根据S0状态电源要求，根据上电时序要求，使能各档电源，笔记本正常工作。
如图2所示，所述充电及温度控制系统模块：
该部分由MCU控制器、电池单元、温度采集单元、散热风扇构成。
MCU控制器，在笔记本不同工作状态下，始终处于工作状态。MCU通过IIC接口与电池单元通信，实现电池充电管理功能。
温度采集单元由两路温度采集电路构成，一路用于采集CPU工作温度，另一路用于采集整板工作温度。MCU控制器通过IIC接口与温度采集单元通信，根据采集的数据输出PWM信号控制风扇转速。
散热风扇由CPU散热风扇和整机散热风扇组成，当CPU温度超过设定阈值时，MCU根据温度变化控制CPU散热风扇转速，低于设定阈值时CPU散热风扇停止工作。当整机温超过设定阈值时，MCU根据温度变化控制整机风扇转速，当整机温度低于设定阈值时，整机风扇停止工作。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统，其特征在于，包括：
计算机电源管理控制模块：基于飞腾FT2000笔记本，根据计算机不同状态对电源的要求，通过国产CPLD控制各档电源上下电时序，实现计算机电源管理控制；
充电及温度控制模块：通过IIC接口分别与单片机、CPLD以及FT2000通信，实现电池充电管理功能以及笔记本温度检测和散热功能。
2.根据权利要求1所述的基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统，其特征在于，在所述计算机电源管理控制模块中，
模块M1：笔记本由关机状态S5进入主机正常工作状态S0，收到开机信号后，根据飞腾FT2000处理器和桥片上电时序，通过CPLD控制引脚输出高电平，依次给各档电源转换模块使能上电，笔记本正常工作；
模块M2：当笔记本进入休眠状态时，由主机正常工作状态S0进入主机中除了内存以外其他所有部件都停止运行的工作状态S3，CPLD检测到休眠管理信号，根据工作状态S3的电源要求，CPLD通过控制引脚输出低电平关闭工作状态S0的电源使能信号，仅保留工作状态S3的电源，笔记本挂起到内存；
模块M3：当笔记本由工作状态S0进入工作状态S5时，CPLD检测到关机信号，根据工作状态S5的电源要求，CPLD通过控制引脚输出低电平关闭工作状态S0电源使能信号，仅保留工作状态S5的电源，笔记本关机；
模块M4：当笔记本由工作状态S3进入工作状态S0时，CPLD检测到唤醒管理信号，根据工作状态S0状态电源要求以及上电时序要求，使能各档电源，笔记本正常工作。
3.根据权利要求1所述的基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统，其特征在于，在所述充电及温度控制模块中，
单片机通过IIC接口读取主板充电信息，根据是否对电池充电控制充电指示灯状态，并且实时监测主板温度，实现温度控制；
CPLD通过IIC接口监测电池和外电是否接入，当只有电池接入时，使用电池供电；当只有外电接入时，使用外电供电；当两个同时接入时，使用外电供电，并且读取电池电量，管理电池充电功能；
FT2000通过IIC读取电池电量，实现显示电池电量状态功能。
4.根据权利要求1所述的基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统，其特征在于，在所述充电及温度控制模块中，包括：MCU控制器、电池单元、温度采集单元以及散热风扇；
所述MCU控制器通过IIC接口与温度采集单元通信；
根据温度采集单元采集的工作温度输出PWM信号控制散热风扇的风扇转速。
5.根据权利要求4所述的基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统，其特征在于，所述温度采集单元包括两路温度采集电路；所述两路温度采集电路包括用于采集CPU工作温度的电路以及用于采集整板工作温度的电路；
基于采集CPU工作温度的电路采集CPU工作温度；基于采集整板工作温度的电路采集整板工作温度。
6.根据权利要求4所述的基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制系统，其特征在于，所述散热风扇包括CPU散热风扇和整机散热风扇；当CPU温度超过预设值时，MCU根据温度变化控制CPU散热风扇转速；当CPU温度低于预设值时，CPU散热风扇停止工作；
当整机温度超过预设值时，MCU根据温度变化控制整机风扇转速；当整机温度低于预设值时，整机风扇停止工作。
7.一种基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制方法，其特征在于，包括：
计算机电源管理控制模块基于飞腾FT2000笔记本，根据计算机不同状态对电源的要求，通过国产CPLD控制各档电源上下电时序，实现计算机电源管理控制；
充电及温度控制模块通过IIC接口分别与单片机、CPLD以及FT2000通信，实现电池充电管理功能以及笔记本温度检测和散热功能。
8.根据权利要求7所述的基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制方法，其特征在于，在所述计算机电源管理控制模块中，
笔记本由关机状态S5进入主机正常工作状态S0，收到开机信号后，根据飞腾FT2000处理器和桥片上电时序，通过CPLD控制引脚输出高电平，依次给各档电源转换模块使能上电，笔记本正常工作；
当笔记本进入休眠状态时，由主机正常工作状态S0进入主机中除了内存以外其他所有部件都停止运行的工作状态S3，CPLD检测到休眠管理信号，根据工作状态S3的电源要求，CPLD通过控制引脚输出低电平关闭工作状态S0的电源使能信号，仅保留工作状态S3的电源，笔记本挂起到内存；
当笔记本由工作状态S0进入工作状态S5时，CPLD检测到关机信号，根据工作状态S5的电源要求，CPLD通过控制引脚输出低电平关闭工作状态S0电源使能信号，仅保留工作状态S5的电源，笔记本关机；
当笔记本由工作状态S3进入工作状态S0时，CPLD检测到唤醒管理信号，根据工作状态S0状态电源要求以及上电时序要求，使能各档电源，笔记本正常工作。
9.根据权利要求7所述的基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制方法，其特征在于，在所述充电及温度控制模块中，
单片机通过IIC接口读取主板充电信息，根据是否对电池充电控制充电指示灯状态，并且实时监测主板温度，实现温度控制；
CPLD通过IIC接口监测电池和外电是否接入，当只有电池接入时，使用电池供电；当只有外电接入时，使用外电供电；当两个同时接入时，使用外电供电，并且读取电池电量，管理电池充电功能；
FT2000通过IIC读取电池电量，实现显示电池电量状态功能。
10.根据权利要求7所述的基于飞腾FT2000处理器的计算机电源管理控制方法，其特征在于，在所述充电及温度控制模块中，包括：MCU控制器、电池单元、温度采集单元以及散热风扇；
所述MCU控制器通过IIC接口与温度采集单元通信；
根据温度采集单元采集的工作温度输出PWM信号控制散热风扇的风扇转速；
所述温度采集单元包括两路温度采集电路；所述两路温度采集电路包括用于采集CPU工作温度的电路以及用于采集整板工作温度的电路；
基于采集CPU工作温度的电路采集CPU工作温度；基于采集整板工作温度的电路采集整板工作温度；
所述散热风扇包括CPU散热风扇和整机散热风扇；当CPU温度超过预设值时，MCU根据温度变化控制CPU散热风扇转速；当CPU温度低于预设值时，CPU散热风扇停止工作；
当整机温度超过预设值时，MCU根据温度变化控制整机风扇转速；当整机温度低于预设值时，整机风扇停止工作。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115373324A (zh) * 2022-10-19 2022-11-22 井芯微电子技术(天津)有限公司 基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法与装置

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