CN115373324A - 基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法与装置 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法与装置。本公开利用MCU对各个电源模块的输入使能引脚进行控制，实现了不同电源域各个电源模块按照需求来控制上电时间和上电间隔，在电源模块输出稳定后还可以利用MCU会对电源模块的输出状态引脚和电源输出引脚进行监测，以此达到对板卡电源系统时序控制和电源输出实时状态监测的目的。与采用纯硬件电路相比，MCU可以更准确的控制电源输出时序，可以更好的控制不同电源模块输出的间隔。

Description

基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法与装置

技术领域

本公开涉及板卡电源技术领域，具体涉及一种基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法与装置。

背景技术

板卡电源电路包括多个电源模块，能够按照设定的时序控制多个电源模块依次输出电源信号。然而，目前的板卡电源电路都是纯硬件电路连接，对于电源模块不同电源输出时序的控制并不理想，且不同电源模块输出的间隔不可控。

发明内容

本公开提出了一种基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法与装置。

第一方面，本公开提供一种基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法，应用于板卡电源系统，所述板卡电源系统包括微控制单元和多个电源模块，所述电源模块的输入使能引脚和输出状态引脚分别与所述微控制单元的两个通用输入输出口引脚连接，所述电源模块的电源输出引脚与所述微控制单元的模数转换器引脚连接，所述方法包括：所述微控制单元按照时序依次向至少两个所述电源模块输出使能信号，并监测至少两个所述电源模块的输出状态是否正常；在至少两个所述电源模块正常输出电源信号后，所述微控制单元监测至少两个所述电源模块输出的电源信号的输出值是否与理想值一致。

在一些可选的实施方式中，所述微控制单元具有串口，所述方法进一步包括：如果监测到任一个电源模块的输出状态不正常，则通过所述串口输出该电源模块的故障信息；和/或，如果监测到任一个电源模块输出的电源信号的输出值与理想值不一致，则通过所述串口输出电源模块的警报信息。

在一些可选的实施方式中，所述微控制单元具有串口，所述方法进一步包括：所述微控制单元通过所述串口获取外部指令，根据所述外部指令调整所述时序。

在一些可选的实施方式中，至少两个所述电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，所述第二电源模块是所述第一电源模块的下一级电源模块，所述微控制单元按照时序依次向至少两个所述电源模块输出使能信号，并监测至少两个所述电源模块的输出状态是否正常包括：所述微控制单元按照时序向所述第一电源模块输出使能信号，并监测所述第一电源模块的输出状态是否正常；确认所述第一电源模块的输出状态为正常后，向所述第二电源模块输出使能信号，并检测所述第二电源模块的输出状态是否正常。

第二方面，本公开提供一种基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测装置，应用于板卡电源系统，所述板卡电源系统包括微控制单元和多个电源模块，所述电源模块的输入使能引脚和输出状态引脚分别与所述微控制单元的两个通用输入输出口引脚连接，所述电源模块的电源输出引脚与所述微控制单元的模数转换器引脚连接，所述装置包括：使能控制模块，被配置成按照时序依次向至少两个所述电源模块输出使能信号；第一监测模块，被配置成监测至少两个所述电源模块的输出状态是否正常；第二监测模块，被配置成在至少两个所述电源模块正常输出电源信号后，监测至少两个所述电源模块输出的电源信号的输出值是否与理想值一致。

在一些可选的实施方式中，所述微控制单元具有串口，所述装置进一步包括：上报模块，被配置成：如果所述第一监测模块监测到任一个电源模块的输出状态不正常，则通过所述串口输出该电源模块的故障信息；和/或，如果所述第二监测模块监测到任一个电源模块输出的电源信号的输出值与理想值不一致，则通过所述串口输出电源模块的警报信息。

在一些可选的实施方式中，所述微控制单元具有串口，所述装置进一步包括：调整模块，被配置成通过所述串口获取外部指令，根据所述外部指令调整所述时序。

在一些可选的实施方式中，至少两个所述电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，所述第二电源模块是所述第一电源模块的下一级电源模块；所述使能控制模块，进一步被配置成：按照时序向所述第一电源模块输出使能信号；所述第一监测模块，进一步被配置成监测所述第一电源模块的输出状态是否正常；所述使能控制模块，进一步被配置成确认所述第一电源模块的输出状态为正常后，向所述第二电源模块输出使能信号；所述第一监测模块，进一步被配置成检测所述第二电源模块的输出状态是否正常。

第三方面，本公开提供一种微控制单元，包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法。

第四方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如第一方面所述的基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法。

为了解决现有板卡电源电路存在电源输出时序的控制不理想，且不同电源模块输出的间隔不可控的问题，本公开提出了一种基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法与装置。本公开通过引入微控制单元（Microcontroller Unit，MCU），可以利用MCU对各个电源模块的输入使能引脚进行控制，实现了不同电源域各个电源模块按照需求来控制上电时间和上电间隔，在电源模块输出稳定后还可以利用MCU会对电源模块的输出状态引脚（PGOOD）和电源输出引脚进行监测，以此达到对板卡电源系统时序控制和电源输出实时状态监测的目的。与采用纯硬件电路相比，MCU可以更准确的控制电源输出时序，可以更好的控制不同电源模块输出的间隔。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本公开一实施例的板卡电源系统的系统架构图；

图2是根据本公开一实施例的基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法的流程示意图；

图3是根据本公开一具体应用场景实施例的基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法的流程示意图；

图4是根据本公开一实施例的基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测装置的结构示意图；

图5是根据本公开一实施例的微控制单元的硬件组成结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开的描述中，需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参考图1，图1是根据本公开的基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法与装置所适用的板卡电源系统100的系统架构图。

如图1所述，本公开的板卡电源系统100包括多个电源模块120，还可以包括微控制单元（MCU）110。其中，电源模块120具有输入使能引脚1201（即EN引脚）和输出状态引脚1202（即PGOOD引脚）以及电源输出引脚1203（即Output引脚）；微控制单元110具有通用输入输出口（General-purpose input/output，GPIO）引脚1101和模数转换器（Analog-to-DigitalConverter，ADC）引脚1102。电源模块120的几类引脚中，输入使能引脚1201和输出状态引脚1202分别与微控制单元110的两个GPIO引脚1101连接，电源输出引脚1203与外部的功能电路130连接，电源输出引脚1203还与微控制单元110的ADC引脚1102连接。

在一些可选的实施方式中，微控制单元110还具有串口1103，串口1103可用于连接外部装置140，例如个人计算机、笔记本电脑、智能手机、输入装置如触摸屏、键盘等等。

在一些可选的实施方式中，电源模块120的输入使能引脚的控制如下：

①对于上电时序要求明确的板卡电源系统100：将所有电源模块120的输入使能引脚1201都与MCU 110的GPIO引脚1101相连接，具体为与GPIO_O（输出）引脚相连接，由MCU110根据实际的需求给出使能信号输出到电源模块120的输入使能引脚1201，以此控制不同电源模块120之间的上电顺序和间隔时间。

②对于上电时序要求不明确的板卡电源系统100：将所有电源模块120的输入使能引脚1201都与MCU 110的GPIO引脚1101相连接，本公开可以通过MCU 110的串口1103进行人机交换，输入指令给MCU 110，MCU110按照指令指示的不同的方案向电源模块120的输入使能引脚1201输出使能信号。

在一些可选的实施方式中，电源模块120的输出状态引脚1202的监测如下：

①对于上电时序要求明确的板卡电源系统100：将所有电源模块120的输出状态引脚1202都与MCU 110的GPIO引脚1101相连接，具体为与GPIO_I（输入）引脚相连接，在电源模块120接收到使能信号以后其输出状态引脚1202会输出表示输出状态的电平信号。

MCU 110通过读取这些引脚的电平信号的状态来判断电源模块120是否输出正常，如果收到高电平的电平信号，表示电源模块120的输出状态正常，即电源模块120正常输出电源信号；如果收到低电平的电平信号（即没有收到高电平信号的情况），表示电源模块120的输出状态不正常，发生了故障，此时MCU 110可以通过串口1103输出该电源模块120的故障信息（或警告信息）进行报警，另外，如果该电源模块120之下具有下一级电源模块120，则MCU 110可以不给出下一级电源模块120的使能信号。

②对于上电时序要求不明确的板卡电源系统100：将所有电源模块120的输出状态引脚1202都与MCU 110的GPIO引脚1101相连接，在电源模块120接收到使能信号以后其输出状态引脚1202会输出表示输出状态的电平信号。

MCU 110通过读取这些引脚的电平信号的状态来判断电源模块120是否输出正常，如果收到高电平的电平信号，表示电源模块120的输出状态正常，即电源模块120正常输出电源信号；如果收到低电平的电平信号（即没有收到高电平信号的情况），表示电源模块120的输出状态不正常，发生了故障，此时MCU 110可以通过串口1103输出该电源模块120的故障信息（或警告信息）进行报警，另外，如果该电源模块120之下具有下一级电源模块120，则MCU 110可以不给出下一级电源模块120的使能信号，或者由用户根据实际需要判断是否给出下一级电源模块120的使能信号。

在一些可选的实施方式中，电源模块120的电源输出引脚的监测如下：

将所有电源模块120的电源输出引脚1203都与MCU 110的ADC引脚1102相连接，在电源模块120接收到使能信号以后其电源输出引脚1203会输出电源信号。

MCU 110的ADC引脚1102将电源信号从模拟信号转换为数字信号，MCU 110根据接收到的已转换为数字信号的电源信号，判断电源信号的输出值是否与预设的理想值一致，如果一致，表示电源模块120工作正常，如果不一致，表示电源模块120工作不正常，可以通过串口1103输出电源模块120的警报信息进行报警。

如上所述，本公开的板卡电源系统100至少具有如下特点：

1、可根据板卡电源时序的实际要求，对所有电源信号按照时序要求给出使能信号，从而达到对电源信号的时序控制，即上电时序的控制。

2、可以通过串口输入命令的方式对电源上电时序进行调整，相比于纯电路实现的特定上电时序，本公开方案更加灵活和方便。

3、在所有电源信号都给出以后，MCU 110会对所有电源信号的输出进行监控，如果检测到有电源信号不正常的情况时会报警提示。

4、对所有电源信号的输出进行ADC采集，如果发现有电源信号实际的输出值和理想值不一致的情况时会输出警报信息进行报警，例如，可以以打印的方式输出警报信息。

参考图2，图2是根据本公开的基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法的一个实施例的流程图。本公开的方法应用于如图1所示的板卡电源系统。

如图2所示，本公开的方法包括：

步骤201、微控制单元按照时序依次向至少两个电源模块的输入使能引脚输出使能信号，并监测至少两个电源模块的输出状态引脚的输出状态是否正常；

步骤202、在至少两个电源模块的电源输出引脚正常输出电源信号后，微控制单元监测至少两个电源模块的电源输出引脚输出的电源信号的输出值是否与理想值一致。

在一些可选的实施方式中，微控制单元具有串口，本公开的方法进一步包括：如果监测到任一个电源模块的输出状态引脚的输出状态不正常，则通过串口输出该电源模块的故障信息；和/或，如果监测到任一个电源模块的电源输出引脚输出的电源信号的输出值与理想值不一致，则通过串口输出电源模块的警报信息。

在一些可选的实施方式中，微控制单元具有串口，本公开的方法进一步包括：微控制单元通过串口获取外部指令，根据外部指令调整时序。

在一些可选的实施方式中，微控制单元具有串口，本公开的方法进一步包括：至少两个电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，第二电源模块是第一电源模块的下一级电源模块，步骤201进一步包括：

微控制单元按照时序向第一电源模块的输入使能引脚输出使能信号，并监测第一电源模块的输出状态引脚的输出状态是否正常；确认第一电源模块的输出状态引脚的输出状态为正常后，向第二电源模块的输入使能引脚输出使能信号，并检测第二电源模块的输出状态引脚的输出状态是否正常。

为便于理解本公开的方法，下面结合一个具体应用场景实施例进一步说明。

参考图3，图3是根据本公开的方法的一个具体应用场景实施例的流程图。

如图3所示，本实施例包括以下步骤：

首先，按照板卡电源系统的时序，MCU依次给出各个电源信号的使能信号，每给出一个电源信号的使能信号之后就要持续监测对应的输出状态信号，即PGOOD信号。

然后，如果有哪一个电源信号的使能信号给出以后一定时间内没有监测到有PGOOD信号，那么MCU就会认定对应的电源模块存在故障，MCU可以通过串口打印的方式将有问题的电源模块（或电源信号）名称输出出来，以便由硬件工程师进行排故。

最后，当所有电源信号的使能信号给出并都有相应的PGOOD信号输出以后，MCU会对所有电源信号的输出值通过ADC引脚进行采集并与理想值进行对比。如果在工作过程中有某一路电源信号输出异常，MCU可以提示警报信息提示工程师排查。

参考图4，图4是根据本公开的基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测装置的一个实施例的结构图。本公开的装置应用于如图1所示的板卡电源系统，可以部署在微控制单元中。

如图4所示，本公开的装置400包括：

使能控制模块401，被配置成按照时序依次向至少两个电源模块输出使能信号；

第一监测模块402，被配置成监测至少两个电源模块的输出状态是否正常；

第二监测模块403，被配置成在至少两个电源模块正常输出电源信号后，监测至少两个电源模块输出的电源信号的输出值是否与理想值一致。

在一些可选的实施方式中，微控制单元具有串口，本公开的装置400进一步包括：上报模块404，被配置成：如果第一监测模块监测到任一个电源模块的输出状态不正常，则通过串口输出该电源模块的故障信息；和/或，如果第二监测模块监测到任一个电源模块输出的电源信号的输出值与理想值不一致，则通过串口输出电源模块的警报信息。

在一些可选的实施方式中，微控制单元具有串口，本公开的装置400进一步包括：调整模块405，被配置成通过串口获取外部指令，根据外部指令调整时序。

在一些可选的实施方式中，至少两个电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，第二电源模块是第一电源模块的下一级电源模块；

使能控制模块401，进一步被配置成：按照时序向第一电源模块输出使能信号；

第一监测模块402，进一步被配置成监测第一电源模块的输出状态是否正常；

使能控制模块401，进一步被配置成确认第一电源模块的输出状态为正常后，向第二电源模块输出使能信号；

第一监测模块402，进一步被配置成检测第二电源模块的输出状态是否正常。

需要说明的是，本实施例装置中各个模块的实现细节和技术效果可以参考本公开中其它实施例的说明，在此不再赘述。该装置的每个模块中的实现方案具有多样性，只要能达到模块的目的即可，实际部署中不受限于具体的实施方案。

参考图5，图5是根据本公开的微控制单元的一个实施例的结构示意图。

如图5所示，本公开的微控制单元500可包括：

一个或多个处理器501；

存储器502，其上存储有一个或多个程序503；

处理器501和存储器502等组件可通过总线系统504耦合在一起；总线系统504用于实现这些组件之间的连接通信；

当一个或多个程序503被一个或多个处理器501执行时，使得一个或多个处理器501实现如上文方法实施例中所公开的基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法。

其中，总线系统504除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线。存储器502可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。处理器501可能是具有信号处理能力的集成电路芯片，可以是通用处理器、数字信号处理器（DSP，Digital Signal Processor），或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如上文方法实施例中所公开的基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备（系统）和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

应理解，本公开中术语“系统”和“网络”在本文中常被可互换使用。本公开中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本公开中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

以上，通过具体实施例对本公开的技术方案进行了详细说明。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法，其特征在于，应用于板卡电源系统，所述板卡电源系统包括微控制单元和多个电源模块，所述电源模块的输入使能引脚和输出状态引脚分别与所述微控制单元的两个通用输入输出口引脚连接，所述电源模块的电源输出引脚与所述微控制单元的模数转换器引脚连接，所述方法包括：

所述微控制单元按照时序依次向至少两个所述电源模块输出使能信号，并监测至少两个所述电源模块的输出状态是否正常；

在至少两个所述电源模块正常输出电源信号后，所述微控制单元监测至少两个所述电源模块输出的电源信号的输出值是否与理想值一致。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微控制单元具有串口，所述方法进一步包括：

如果监测到任一个电源模块的输出状态不正常，则通过所述串口输出该电源模块的故障信息；和/或，

如果监测到任一个电源模块输出的电源信号的输出值与理想值不一致，则通过所述串口输出电源模块的警报信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微控制单元具有串口，所述方法进一步包括：所述微控制单元通过所述串口获取外部指令，根据所述外部指令调整所述时序。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少两个所述电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，所述第二电源模块是所述第一电源模块的下一级电源模块，所述微控制单元按照时序依次向至少两个所述电源模块输出使能信号，并监测至少两个所述电源模块的输出状态是否正常包括：

所述微控制单元按照时序向所述第一电源模块输出使能信号，并监测所述第一电源模块的输出状态是否正常；确认所述第一电源模块的输出状态为正常后，向所述第二电源模块输出使能信号，并检测所述第二电源模块的输出状态是否正常。

5.一种基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测装置，其特征在于，应用于板卡电源系统，所述板卡电源系统包括微控制单元和多个电源模块，所述电源模块的输入使能引脚和输出状态引脚分别与所述微控制单元的两个通用输入输出口引脚连接，所述电源模块的电源输出引脚与所述微控制单元的模数转换器引脚连接，所述装置包括：

使能控制模块，被配置成按照时序依次向至少两个所述电源模块输出使能信号；

第一监测模块，被配置成监测至少两个所述电源模块的输出状态是否正常；

第二监测模块，被配置成在至少两个所述电源模块正常输出电源信号后，监测至少两个所述电源模块输出的电源信号的输出值是否与理想值一致。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述微控制单元具有串口，所述装置进一步包括：

上报模块，被配置成：如果所述第一监测模块监测到任一个电源模块的输出状态不正常，则通过所述串口输出该电源模块的故障信息；和/或，如果所述第二监测模块监测到任一个电源模块输出的电源信号的输出值与理想值不一致，则通过所述串口输出电源模块的警报信息。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述微控制单元具有串口，所述装置进一步包括：调整模块，被配置成通过所述串口获取外部指令，根据所述外部指令调整所述时序。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，至少两个所述电源模块包括第一电源模块和第二电源模块，所述第二电源模块是所述第一电源模块的下一级电源模块；

所述使能控制模块，进一步被配置成：按照时序向所述第一电源模块输出使能信号；

所述第一监测模块，进一步被配置成监测所述第一电源模块的输出状态是否正常；

所述使能控制模块，进一步被配置成确认所述第一电源模块的输出状态为正常后，向所述第二电源模块输出使能信号；

所述第一监测模块，进一步被配置成检测所述第二电源模块的输出状态是否正常。

9.一种微控制单元，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，其上存储有一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-4中任一所述的基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如权利要求1-4中任一所述的基于微控制单元的板卡电源时序控制及监测方法。

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