[發(fā)明專利]一種基于CPCI總線設備板卡的熱插拔電源管理裝置

有效

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• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103198034A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 李正天;范建新;胡曉光
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F13/10
• 分類號: G06F13/10;G06F11/20
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種基于CPCI總線設備板卡的熱插拔電源管理裝置，其特征在于：它是由硬件和硬件輔助邏輯兩部分組成，二者之間協(xié)同工作以實現(xiàn)總體功能，二者缺一不可；

所述硬件部分，包括PCI總線橋接管理器與FPGA邏輯控制器構(gòu)成的局部總線架構(gòu)、熱插拔控制模塊和外部應用電路及外部端口，PCI總線橋接管理器橋連接至CPCI計算機總線，其局部總線橋連接至FPGA邏輯控制器，熱插拔控制模塊的電源連接至CPCI總線端并由其供電，同時該模塊的控制端連接至FPGA邏輯控制器，外部應用電路及外部端口連接至FPGA邏輯控制器；

該PCI總線橋接管理器與FPGA邏輯控制器構(gòu)成的局部總線架構(gòu)由PCI9054橋接控制器芯片和EP2C8Q208C8N型號的FPGA邏輯控制器構(gòu)成，PCI總線橋接管理器用于連通局部總線與CPCI總線的信息交換通道，轉(zhuǎn)換總線數(shù)據(jù)；FPGA邏輯控制器控制局部總線，接收并執(zhí)行CPCI總線給出的指令；該PCI9054芯片專用于PCI/CPCI總線的橋接控制，連通CPCI總線與局部總線并完成總線信息交換，該FPGA邏輯控制器用于管理局部總線時序、處理信息以及管理外部功能電路，F(xiàn)PGA邏輯控制器的配置芯片采用EPC4SI8N芯片，用于儲存FPGA的時序邏輯程序，當設備板卡上電時自動向FPGA中下載程序；

該熱插拔控制模塊由熱插拔控制器芯片MIC2580與場效應管IRF7413構(gòu)成，場效應管IRF7413隔離并控制5V和3.3V電源通道，其控制端連接至熱插拔控制器芯片MIC2580并由其控制；該MIC2580是專用于CPCI總線設備熱插拔管理的控制芯片，設有5V、3.3V、12V和-12V四個電源接口，當其中任一電源發(fā)生電流過載或供電不正常現(xiàn)象時即切斷電源，同時通過ON#引腳的邏輯電平也控制四路電源的開啟與關(guān)閉，芯片內(nèi)部集成了12V和-12V的場效應管電路，ON#引腳受控于FPGA邏輯控制器，由軟件控制板卡設備的電源開啟與關(guān)閉；該場效應管IRF7413受控于MIC2580芯片，用于減緩電源開啟和關(guān)閉造成的電流沖擊；

該外部應用電路及外部端口包括外部功能電路，它包括16個光耦隔離芯片HCPL2531，構(gòu)成16路輸入、16路輸出的數(shù)字量輸入輸出通道，根據(jù)設備板卡具體功能需求進行配置，由FPGA邏輯控制器進行管理與控制；

所述硬件輔助邏輯部分為FPGA的時序邏輯程序設計，該硬件輔助邏輯部分包含頂層模塊與四個子模塊的設計，頂層模塊與四個子模塊分別連接，四個子模塊并行工作，分別通過各自數(shù)據(jù)接口共享頂層模塊上的數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的控制命令讀取或修改頂層模塊中的數(shù)據(jù)；四個子模塊分別為電源控制管理模塊、狀態(tài)顯示模塊、局部總線寫模塊以及局部總線讀模塊；

該頂層模塊用于協(xié)調(diào)整體時序邏輯、各模塊間配合與協(xié)調(diào)以及各模塊間輸入輸出接口，同時能夠管理并計算數(shù)據(jù)，可集成管理板卡的外部功能；此外，頂層模塊還具備管理板卡工作狀態(tài)的功能，可監(jiān)控板卡當前在總線上的識別狀態(tài)、工作狀態(tài)以及熱插拔狀態(tài)；

該電源控制管理模塊用于控制3.3V、5V、12V與-12V的開啟與關(guān)閉，當系統(tǒng)下達指令至FPGA邏輯控制器時，通過電源控制管理模塊識別當前電源供電狀態(tài)，執(zhí)行相應決策并通過狀態(tài)顯示模塊輸出顯示；

該狀態(tài)顯示模塊由FPGA時鐘倍頻至200MHz以上頻率，通過計算產(chǎn)生占空比變化的三路PWM調(diào)制信號，通過該模塊接口連接至紅綠藍三色發(fā)光二級管上，從而用較小的電流、較少的資源顯示多種不同狀態(tài)，便于調(diào)試與使用；

該局部總線寫模塊和局部總線讀模塊用于與CPCI總線通訊，通過時序的配合完成與PCI9054芯片的通訊工作，分別實現(xiàn)接收總線下行信息、上傳數(shù)據(jù)信息至總線的功能。