一種基于numa計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法，多物理層分區(qū)計(jì)算機(jī)等使用FPGA器件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可在FPGA中搭建niosII軟核技術(shù)用來(lái)監(jiān)測(cè)服務(wù)器系統(tǒng)溫度，控制管理風(fēng)扇散熱系統(tǒng)工作。自定義PWM模塊IP核。將溫度監(jiān)測(cè)，PWM風(fēng)扇控制模塊，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，DDR2SDRAM存儲(chǔ)控制，F(xiàn)lash存儲(chǔ)控制等功能集成在FPGA的niosII軟核中。該一種基于NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法和現(xiàn)有技術(shù)相比，使用靈活，擴(kuò)展性強(qiáng)，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣。
【專利說(shuō)明】—種基于NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說(shuō)是一種基于NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]NUMA的多物理層分區(qū)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是可以將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多個(gè)處理器和IO資源進(jìn)行物理層上的劃分，從而將一臺(tái)多處理器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)劃分為多個(gè)獨(dú)立的多處理器系統(tǒng)，同樣這些被劃分的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也可以耦合為一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)往往機(jī)箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要多點(diǎn)偵測(cè)溫度，擁有多個(gè)風(fēng)扇控制器，多風(fēng)道散熱。
[0003]普通的NUMA處理器體系結(jié)構(gòu)或單一處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的服務(wù)器，通常使用硬件監(jiān)控IC系類芯片(如W83795系列)。該系列IC芯片可以偵測(cè)服務(wù)器內(nèi)多點(diǎn)溫度，并對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行控制。但需要使用大量的外圍電路，功能單一，控制IO 口有限，難以滿足不同轉(zhuǎn)速多風(fēng)扇控制器的應(yīng)用。采用DSP作為主要控制器，如果碰到處理多任務(wù)系統(tǒng)時(shí)，一片DSP不能勝任，需要再擴(kuò)展一片DSP或者FPGA芯片來(lái)輔助控制從而實(shí)現(xiàn)雙芯片控制。這樣做既增加了兩個(gè)處理器之間同步和通信的負(fù)擔(dān)，又使系統(tǒng)實(shí)時(shí)性變差，延長(zhǎng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間。對(duì)于擁有FPGA芯片的大型服務(wù)器系統(tǒng)，風(fēng)扇控制等功能完全可以使用nios II軟核實(shí)現(xiàn)。這種方法既節(jié)省硬件外圍電路，節(jié)省芯片種類，節(jié)約成本，又具有豐富功能的擴(kuò)展性，通過(guò)軟件還可擴(kuò)展雙核乃至多核無(wú)需外加芯片，軟件系統(tǒng)可升級(jí)性強(qiáng)。因此利用nios II軟核實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇控制的方法，將是未來(lái)基于NUMA的多物理層分區(qū)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)大型服務(wù)器中風(fēng)扇控制發(fā)展的趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，該一種基于NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法，其具體實(shí)現(xiàn)步驟為:
在NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中利用FPGA中可編程邏輯資源和IP軟核來(lái)構(gòu)建nios II軟核處理器的接口功能模塊，通過(guò)該模塊搭建nios II軟核，借助Avalon總線，搭建對(duì)外圍PWM模塊，測(cè)速模塊，SDRAM模塊，片外flash存儲(chǔ)模塊，溫度偵測(cè)功能的控制結(jié)構(gòu)，其中
對(duì)外圍PWM模塊控制搭建過(guò)程為:構(gòu)建nios II軟核的PWM模塊IP核，該P(yáng)WM模塊輸出占空比可以調(diào)節(jié)的波形，并同步運(yùn)行工作邏輯和時(shí)鐘，工作邏輯使用32位計(jì)數(shù)器對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行分頻，然后輸出適合PWM輸出的占空比可調(diào)的波形；處理器控制PWM的工作狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行讀寫、中斷控制，并用寄存器的值來(lái)調(diào)節(jié)PWM的周期和占空比；
對(duì)測(cè)速模塊控制搭建過(guò)程為:該測(cè)速模塊根據(jù)給出已知頻率的基頻，用光柵作為門限，測(cè)基頻脈沖的個(gè)數(shù)，由基頻的周期來(lái)計(jì)算光柵信號(hào)的周期，再算出轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇電機(jī)控制算法即根據(jù)測(cè)速模塊測(cè)出的速度進(jìn)行算法調(diào)整，達(dá)到閉環(huán)控制；對(duì)溫度偵測(cè)控制搭建過(guò)程為:通過(guò)nios II軟核讀取偵測(cè)溫度，采用數(shù)字PID算法對(duì)直流風(fēng)扇控制器進(jìn)行PWM閉環(huán)調(diào)速控制。
[0006]所述nios II軟核可同時(shí)偵測(cè)多點(diǎn)溫度，控制多個(gè)風(fēng)扇不同轉(zhuǎn)速。
[0007]所述nios II軟核擴(kuò)展成雙核或多核時(shí)，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所產(chǎn)生的有益效果是:
本發(fā)明的一種基于NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法可自定義PWM模塊IP核,將溫度監(jiān)測(cè)，PWM風(fēng)扇控制模塊，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊，DDR2 SDRAM存儲(chǔ)控制，F(xiàn)lash存儲(chǔ)控制等功能集成在FPGA的nios II軟核中；通過(guò)使用此方案，節(jié)約芯片使用種類，減少外圍電路搭建，方便軟件管理，替代傳統(tǒng)硬件監(jiān)控IC芯片。監(jiān)測(cè)溫度點(diǎn)多，風(fēng)扇控制靈活準(zhǔn)確，易擴(kuò)展性強(qiáng)，實(shí)用性強(qiáng)，適用范圍廣泛，易于推廣。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]附圖1是本發(fā)明的整體構(gòu)架示意圖。
[0010]附圖2是本發(fā)明的PWM模塊功能框圖。
[0011]附圖3是本發(fā)明中Nios II搭建架示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種基于NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法作以下詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]本發(fā)明提供一種基于NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法，其具體實(shí)現(xiàn)步驟為:在NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，搭建nios II軟核:使用Quartus II軟件中的Qsys組建
nios II 軟核系統(tǒng)，添加nios II Processor、JTAG Debug Module>DDR2 SDRAM Controller、System ID、EPCS Flash Controller、on chip RAM、ΡΙ0、PWM 模塊等基于 Avalon 總線的 IP核。建立鎖相環(huán)PLL時(shí)鐘分頻模塊。配置及編譯nios II，分配引腳，配置工程，綜合編譯后完成nios II系統(tǒng)的軟核搭建。Nios II搭建架構(gòu)如附圖3所示。
[0014]添加PLL鎖相環(huán)分頻模塊?？蓪⒁陨瞎こ烫砑拥皆蠪PGA工程中。
[0015]如附圖1所示，利用FPGA中可編程邏輯資源和IP軟核來(lái)構(gòu)建nios II軟核處理器的接口功能模塊，借助Avalon總線，實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍PWM模塊，測(cè)速模塊，SDRAM模塊，片外flash存儲(chǔ)模塊，溫度偵測(cè)功能控制，其中
對(duì)外圍PWM模塊控制過(guò)程為:構(gòu)建nios II軟核的PWM模塊IP核，該P(yáng)WM模塊輸出占空比可以調(diào)節(jié)的波形，并同步運(yùn)行工作邏輯和時(shí)鐘，工作邏輯使用32位計(jì)數(shù)器對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行分頻，然后輸出適合PWM輸出的占空比可調(diào)的波形；處理器控制PWM的工作狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行讀寫、中斷控制，并用寄存器的值來(lái)調(diào)節(jié)PWM的周期和占空比。
[0016]進(jìn)一步的，PWM模塊功能框圖如附圖2所示。PWM模塊IP核建立的詳細(xì)過(guò)程為:系統(tǒng)中的自定制PWM模塊是通過(guò)寫Verilog代碼，經(jīng)過(guò)仿真、編譯、管腳分配，最后生成PWM功能模塊。它在整個(gè)系統(tǒng)中的作用是:對(duì)實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速通過(guò)計(jì)算進(jìn)行閉環(huán)控制。PWM模塊的CLK為時(shí)鐘信號(hào)端；Sta用來(lái)控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)；Value為占空比信號(hào)；PWM_A表示直流電機(jī)處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的占空比輸出；PWM_B表不直流電機(jī)處于反轉(zhuǎn)時(shí)的占空比輸出。將系統(tǒng)時(shí)鐘50MHz的基頻信號(hào)64分頻，作為PWM模塊的基頻信號(hào)，以256個(gè)該基頻脈沖信號(hào)作為PWM輸出的一個(gè)周期，由nios II處理器給出的Value的值指定一個(gè)PWM周期內(nèi)高電平持續(xù)時(shí)間，改變Value的值即可改變占空比輸出的值。
[0017]對(duì)測(cè)速模塊控制過(guò)程為:該測(cè)速模塊根據(jù)給出已知頻率的基頻，用光柵作為門限，測(cè)基頻脈沖的個(gè)數(shù)，由基頻的周期來(lái)計(jì)算光柵信號(hào)的周期，再算出轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇電機(jī)控制算法即根據(jù)測(cè)速模塊測(cè)出的速度進(jìn)行算法調(diào)整，達(dá)到閉環(huán)控制。
[0018]對(duì)溫度偵測(cè)控制過(guò)程為:通過(guò)nios II軟核讀取偵測(cè)溫度，采用數(shù)字PID算法對(duì)直流風(fēng)扇控制器進(jìn)行PWM閉環(huán)調(diào)速控制。
[0019]進(jìn)一步的，對(duì)風(fēng)扇控制的詳細(xì)過(guò)程為:FPGA中nios II軟核通過(guò)溫度傳感器來(lái)偵測(cè)被監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度，通過(guò)預(yù)設(shè)參數(shù)利用PWM模塊輸出PWM波控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。測(cè)速模塊將風(fēng)扇的實(shí)際轉(zhuǎn)速反饋給nios II軟核控制器用來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,避免誤差過(guò)大。在基于NUMA的多物理層分區(qū)計(jì)算機(jī)的大型復(fù)雜服務(wù)器系統(tǒng)中。通過(guò)安放設(shè)置多個(gè)溫度偵測(cè)點(diǎn)，不同PWM模塊控制不同風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等方法，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器系統(tǒng)中風(fēng)扇散熱系統(tǒng)的智能控制。并有效的減少了芯片使用種類，減少外圍電路搭建，節(jié)約成本，增強(qiáng)系統(tǒng)軟件的可升級(jí)性。
[0020]Nios II軟核可用軟件實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展成雙核乃至多核，無(wú)需外加芯片。外接存儲(chǔ)芯片能夠支持更多的其他管理功能的添加，F(xiàn)PGA其他IO引腳可做其他控制管理功能。
[0021]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法，其特征在于其具體實(shí)現(xiàn)步驟為:在NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中利用FPGA中可編程邏輯資源和IP軟核來(lái)構(gòu)建nios II軟核處理器的接口功能模塊，通過(guò)該模塊搭建nios II軟核，借助Avalon總線，搭建對(duì)外圍PWM模塊，測(cè)速模塊，SDRAM模塊，片外flash存儲(chǔ)模塊，溫度偵測(cè)功能的控制結(jié)構(gòu)，其中對(duì)外圍PWM模塊控制搭建過(guò)程為:構(gòu)建nios II軟核的PWM模塊IP核，該P(yáng)WM模塊輸出占空比可以調(diào)節(jié)的波形，并同步運(yùn)行工作邏輯和時(shí)鐘，工作邏輯使用32位計(jì)數(shù)器對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行分頻，然后輸出適合PWM輸出的占空比可調(diào)的波形；處理器控制PWM的工作狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行讀寫、中斷控制，并用寄存器的值來(lái)調(diào)節(jié)PWM的周期和占空比；對(duì)測(cè)速模塊控制搭建過(guò)程為:該測(cè)速模塊根據(jù)給出已知頻率的基頻，用光柵作為門限，測(cè)基頻脈沖的個(gè)數(shù)，由基頻的周期來(lái)計(jì)算光柵信號(hào)的周期，再算出轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇電機(jī)控制算法即根據(jù)測(cè)速模塊測(cè)出的速度進(jìn)行算法調(diào)整，達(dá)到閉環(huán)控制；對(duì)溫度偵測(cè)控制搭建過(guò)程為:通過(guò)nios II軟核讀取偵測(cè)溫度，采用數(shù)字PID算法對(duì)直流風(fēng)扇控制器進(jìn)行PWM閉環(huán)調(diào)速控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法，其特征在于:所述nios II軟核可同時(shí)偵測(cè)多點(diǎn)溫度，控制多個(gè)風(fēng)扇不同轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于NUMA計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇控制方法，其特征在于:所述nios II軟核擴(kuò)展 成雙核或多核時(shí),通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號(hào)】F04D27/00GK103603820SQ201310596038
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】吳浩, 薛廣營(yíng), 張燕群 申請(qǐng)人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司