2 工作原理

　　智能管理模塊的設計采用基于FPGA片內PowerPC的SoPC技術，通過PPC405可以很方便地對FPGA的各個I/O端口和內部IP核進行控制。

　　2.1 對風機溫度的監(jiān)測

　　利用PPC405通過PLB總線控制GPIO核，編程控制I/O端口電平，使其滿足1-wire總線協(xié)議的時序要求，再通過125芯片進行隔離并提供溫度傳感器1-wire總線協(xié)議需要的電平。最后，PPC405由1-wire總線讀取溫度傳感器測量的風機處環(huán)境溫度。

　　2.2 對風機狀態(tài)的監(jiān)測

　　風機運行狀態(tài)輸入信號通過連接器進入智能管理模塊，經過隔離驅動后進入FPGA，PPC再通過PLB總線控制GPIO核，讀取I/O端口輸入電平，再依據程序設定來判斷風機運行狀態(tài)。

　　2.3 工作模塊運行狀態(tài)監(jiān)測

　　PPC通過PLB總線控制I2C核，在I/O端口產生符合I2C總線協(xié)議的時序，再通過125芯片進行隔離并提供I2C總線協(xié)議需要的電平，然后PPC再讀取I2C總線的數據來確定各工作模塊的溫度和運行狀態(tài)信息。

　　2.4 對智能電源模塊的控制

　　片內PPC根據上述監(jiān)測到的風機處環(huán)境溫度、風機運行狀態(tài)、各工作模塊溫度和運行狀態(tài)，采用一定的控制算法，決定對智能電源模塊的控制狀態(tài)。通過PLB總線管理GPIO核，將智能電源控制狀態(tài)傳遞到FPGA相應管腳，再由隔離和驅動電路對智能電源進行管理。

　　2.5 系統(tǒng)運行信息上報

　　本系統(tǒng)信息上報采用以太網協(xié)議，協(xié)議上層軟件通過編程實現(xiàn)；TCP/IP層通過LWIP協(xié)議棧實現(xiàn)；鏈路層由FPGA內部的以太網MAC核實現(xiàn)；物理層用智能管理模塊上的以太網PHY芯片實現(xiàn)，并通過模塊上的變壓器進行隔離。

　　片內PPC把風機處環(huán)境溫度、風機運行狀態(tài)、各工作模塊溫度和運行狀態(tài)以及智能電源的工作狀態(tài)通過PLB總線發(fā)送給片內的MAC核，再經過片外的PHY芯片最終上報給上位機。

　　3 性能測試

　　溫度傳感器模塊性能測試主要是為了驗證該模塊能否按照預先設置的門限作出正確的操作。若超過設定值上限或低于設定值下限，則報警；若溫度過高即將損壞系統(tǒng)時，則關機（注：在該測試中，無需啟動風機控制系統(tǒng)）。

　　（1）執(zhí)行Set Sensor Threshold指令，實現(xiàn)各門限值設定；（2）執(zhí)行Set Sensor Event Enable指令，允許報警事件產生；（3）基板在室溫下工作，無報警事件產生；（4）基板加溫，超過各門限值上限，有報警事件產生，過高時斷電；（5）基板降溫，返回室溫時正常工作；（6）基板繼續(xù)降溫，超過各門限值下限時，有報警事件產生。

　　經測試獲得的各溫度門限值與預先設置溫度基本一致，但溫度傳感器門限值設置的合理性還有待進一步實驗來確定。

　　設計本智能管理系統(tǒng)基于三個指導思想：獨立性、高可靠和低成本。本系統(tǒng)的供電獨立于工作模塊，即使其他模塊處于斷電狀態(tài)，本智能系統(tǒng)仍可照常工作。采用一片F(xiàn)PGA和少量外圍設備，最大限度地減少了元器件的數量和品種。同時，在智能管理模塊和溫度傳感器之間采用簡單可靠的1-wire總線協(xié)議來傳遞信息，各工作模塊之間采用I2C總線協(xié)議來傳遞信息，這些都為日后擴展系統(tǒng)規(guī)模及其功能提供了很好的技術方向。