专利名称：监控pci－x板卡的方法、装置和程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及电脑中串行总线及其器件的扩展和应用，具体地说，涉及一种在PCI-X板卡上用系统管理总线(SMBus)集成电路(IC)芯片监控器件的方法、装置和程序。
背景技术：
PCI-X总线 PCI-X是一种基于133MHz的外设总线标准，由PCISIG(PCI特别兴趣小组)在1999年正式发表的，这一总线结构可以看成是对PCI总线的继承和发展，PCI-X是在增加了电源管理功能和热插拔技术的PCI V2.2版本的基础上，将PCI的总带宽最高增至1.066GB/s，PCI-X目前分为66MHz、100MHz和133MHz三个版本，工作于66MHz的PCI-X控制器将能访问最多4个PCI-X设备，当然，如果增加PCI-X至PCI-X的桥接芯片，那么可以支持更多的设备，PCI-X标准主要面向服务器I/O结构，能在企业级的系统和应用运行效率方面大显身手，不仅提高效率而且可以减少瓶颈，值得一提的是PCI-X被设计支持系统管理总线SMBus。
电脑硬件监控电路 现在电脑的结构和运行状况越来越复杂，因此大多数电脑都装有监测电路的芯片，可实时地监测电脑主机的运行状况如各种电压、温度、风扇转速等，硬件监控芯片(例如W83L785、LM85)通常为可编程器件，具有硬件A/D转换和I/O接口，并且芯片具有SMBus。CPU和集成电路工作时会产生大量的热量，使CPU和PCI-X上器件的温度上升，通常使用风扇来通风散热，在监控CPU温度的电路中广泛应用了脉冲宽度调制(PWM)和自动控制技术，电脑运行过程中监控电路会根据被测器件的温度信号自动调节CPU风扇转速，给CPU散热，温度下降时，风扇转速自动降低，温度上升时，风速转速自动上升，这样降低了风扇噪声，节约了电量使用，延长了风扇寿命，可保证电脑系统有效工作。
系统管理总线(SMBus) 是Intel提出的芯片间串行通信总线，包含一根数据线SMBDAT和一根时钟线SMBCKL，工作时2根线必须用上拉电阻接至电源上。每个SMBus器件都有一个地址，可以方便地构成外围器件的扩展，并且能够以100Kbps的速率全双工同步数据传输。SMBus的一个优点是总线接口都已集成在器件中，不需要另加总线接口电路，有即插即用(Plug and play)的特点，所有带SMBus接口的外围器件都具有应答功能，在电脑中有广泛应用Intel的南桥系列芯片ICH3、ICH4、ICH5、ICH6(I/O Controller HUB 6)，或与Intel之产品兼容的南桥芯片VIA8233，AMD768等，均可以用串行SMBus的方式与其它设备进行通信。上面所述电脑硬件监控电路芯片即是SMBus上的外部设备。在几乎每台电脑都具备SMBus。
I2C总线 由Philips开发的I2C(I2C)总线具有标准的规范以及众多带I2C接口的外围器件，形成了完善的串行扩展总线，I2C的特点是结构的独立性和用户使用的简便性。I2C总线有严格的规范，如接口的电气特性、信号时序、总线管理规则等，而SMBus是I2C总线/协议的一个子集(subset)，很多I2C总线器件兼容SMBus，可直接在电脑系统的SMBus上使用，具体见各器件说明。
虽然现有技术已有了上述的种种发展，但是现在对电脑中设备的监控仅限于在电脑主板上的监控电路，PCI-X板卡上器件无监控，PCI-X板卡上IC芯片工作状态、PCI-X板卡上高发热IC芯片和冷却风扇工作情况、风扇转速没有实时监控数据，不便于管理PCI-X板上设备。
发明内容
本发明的目的就是针对PCI-X板卡的出现，提供一种用SMBus芯片监控电脑PCI-X板卡上器件的方法及其装置，解决电脑PCI-X板上器件的温度、风扇转速和工作电压测量等问题，进而根据其温度高低自动调节PCI-X板卡上风扇转速，并且通过SMBus通信，应用程序实时监控板卡上器件的运行状态。
本发明的目的是这样实现的1、方法(对照图1、图2)一种监控PCI-X板卡的方法，其特征在于有下列步骤——在电脑主器件节点的SMBus上，增加总线节点，通过PCI-X插槽连接到PCI-X板上，在PCI-X板上以SMBus监控芯片为核心组成监控电路，用该芯片组成的监控电路具有测量温度、电压、频率和风扇转速及控制风扇转速的功能，用该监控电路测量PCI-X板卡上器件的温度、电压、频率和风扇转速；——使用PCI-X板上SMBus监控芯片内置的控制功能，用传感器测量PCI-X板上器件的温度，以温度作反馈信号输入芯片，由监控芯片运算输出，经放大驱动，控制风扇转速构成闭环；——用PCI-X板上SMBus监控芯片通过SMBus与电脑主设备通信，应用程序实时监控板卡上器件的运行状态，2、装置(对照图2、图3)
一种监控PCI-X板卡的装置，由SMBus监控芯片、温度传感器、放大驱动电路、风扇、电源、转速匹配电路、电压匹配电路和SMBus组成；其特征在于本装置在PCI-X板上，本装置监控对象为PCI-X板上器件尤其是IC芯片的温度、电压，用温度传感器测量发热器件IC芯片的温度，温度传感器可以置于器件IC芯片之中或与之接触，当板上有高发热IC芯片时，用风扇通风冷却，风扇的电气部分与放大驱动电路和转速匹配电路连接；所述的监控PCI-X板卡的装置，其特征还在于板上SMBus监控芯片分别与温度传感器、放大驱动电路、转速匹配电路、电压匹配电路和SMBus连接，温度传感器是半导体传感器。
所述的监控PCI-X板卡的装置，其特征还在于电源从PCI-X板上获取，电源供给监控芯片工作电源和风扇驱动电源，用PWM调节风扇工作电压；所述的监控PCI-X板卡的装置，其特征还在于同一台电脑的各个PCI-X板卡上可以至少拥有一个该装置，每个装置上的监控芯片都是SMBub的从设备，所叙电脑可以是服务器、工作站或网络、通信设备。
按所述1或2所述的监控PCI-X板卡的方法或装置，其特征还在于在PCI-X板上SMBus监控芯片的电压测量输入端连接电压匹配电路，或直接测量电压，或测量经频率/电压转换后的电压。
按所述1或2所述的监控PCI-X板卡的方法或装置，其特征还在于在SMBus上使用的监控芯片，为一种能与SMBus兼容的I2C(I2C)总线芯片。
按所述1或2所述的监控PCI-X板卡的方法或装置，其特征还在于SMBus的数据线SMDAT和时钟线SMCLK从PCI-X插槽引出。
在板上器件发热较小时可以不使用风扇，而仅监测电压和温度；也可以在板上仅监控风扇，根据需要取舍。装置中风扇的机械部分连接紧固件和散热片紧固件和散热片与PCI-X板之间是发热器件，如图形处理器IC芯片GPU和显存芯片。
3、一种监控程序，(对照图4)由一种用SMBus芯片组成监控电脑PCI-X板卡的装置，通过SMBus传送数据和指令，与电脑主机通信，用于在电脑上实现温度量的测量和显示的功能，实现电压量的测量和显示的功能，
实现风扇转速的测量和显示的功能，其显示的上述参数带有名称、量值和单位。
按上述的一种监控程序，进一步，当所测量的上述参数高于或低于设定的数值时，程序会以下列之一或组合方式报警发出声音、闪烁显示、发送电子邮件，程序和参数记录在电脑主机的存储介质上。
本装置的工作原理是(对照图2、图3)在电脑PCI-X板上的发热器件上或之中或附近安装有温度传感器，温度传感器的输出端连接到监控芯片的温度测量端口。发热器件通常是GPU芯片。
放大驱动电路的输入端连接到监控芯片的转速控制输出端口，放大驱动电路的输出控制风扇的工作电源——调节转速，该电源常用PCI-X板上的+12V。也可以为其它电压等级。而监控电路与电脑主机上的主设备SMBus芯片的工作电源共地，以保证SMBus的可靠工作风扇转动产生的脉冲，通过转速匹配电路连接到监控芯片的风扇转速测量端口，由监控芯片完成转速计数，装置中散热片将发热器件的热量传导出来，风扇冷却散热片，紧固件连接PCI-X板卡起固定作用。
PCI-X板上监控电路还有连接线，通过分压电路连接到监控芯片的电压测量端口，在监控芯片内完成A/D转换运算，能够用于测量PCI-X板上的电压。
电脑的SMBus连接到的PCI-X插槽，从PCI-X插槽连接到南桥芯片，用于发送和接受数据，应用程序实时监控板卡上器件的运行状态。
本发明具有以下优点和积极效果。
①因为是用SMBus芯片监控电脑PCI-X板上器件，其方法和装置简单易行。
②组成PCI-X板监测系统后，可以测量板上器件的工作电压和温度，可调节板上风扇转速，使整机降低噪声、环保节能，并且通过SMBus与电脑主机通信，有助于管理PCI-X板上设备。
③性能价格比高，有广阔的应用前景。
图1-电脑PCI-X板卡SMBus扩展示意图；图2-本装置组成方框图；图3-实施例装置的电路原理图；图4-一种PCI-X板监控主程序流程图；
在图4中主接受时，第一个字节(从地址)由主设备发送，然后从设备返回一个应答位，接下来从设备向主设备发送数据。主设备每接收一个字节返回一个应答位，接收完最后一个字节，主设备返回一个“非应答位”。
主发送时，主设备发送的第一个字节是从设备地址，接下来主设备向从设备发送数据。一次SMBus数据传输须经过SMBus的多次中断处理。从设备每接收一个字节返回一个应答位。
具体实施方案结合附图及实施例对本发明进一步说明，下面实施例装置使用了带SMBus的监控芯片，这些芯片常用于电脑主机板硬件监控电路，如CPU温度监测和CPU风扇的转速控制，其使用方法和电路在监控芯片说明书中有详尽论述，这里移植到电脑PCI-X板上设备的装置上来，主要不同是将温度监测对象改为电脑PCI-X板上发热器件，被控风扇变为PCI-X板上的风扇，而监控芯片的控制和通信作用不变，通过SMBus与主机通信，由程序监控它们的运行状态，程序中包含了监控芯片和被监控对象的特征信息，用SMBus传输被监控对象的实时数据和主机指令。
所用SMBus监控芯片内有寄存器，可以根据PCI-X板上设备的使用要求，通过监控芯片生产商提供的编程工具写入给定系数和状态，如果用户未设置则自动使用默认值，如温度报警限值、A/D转换速率等(详见SMBus监控芯片和编程工具说明)，也可以在线用程序更改，更新给定系数。
以Intel电脑及其兼容产品的主板上南桥芯片为例，南桥芯片内部提供了SMBus主控器(主设备)，如ICH6(82801F)，ICH6内部提供了一个SMBus主控制器，为处理器与SMBus从设备通讯提供了条件，只有主控制器才能对SMBus实现管理与检测，如起始、停止、发送时钟等，作为不带CPU的SMBus接口器件，在总线中只能作从器件使用，所有读、写操作都可归纳为SMBus的主方式，写操作为主发送方式，读操作为主接受方式。上述SMBus操作方式兼容多数I2C总线器件。在PCI-X插槽上提供了SMBCLKA40、SMBDATA41，即SMBus的时钟线和数据线，电路使用了+12VA2、+5VA8、+3.3VA29、GA37，A即插槽A面，其后是序号。从电脑PCI-X板上通过SMBus接口，引SMBDAT和SMBCLK到电脑PCI-X板上监控电路，连接监控芯片的SMBus，至电路LM85的SMBDAT和SMBCLK。使用PCI-X电路板和其上的电源，LM85用于电源监控电路中，LM85器件默认地址是0101110，也可以置为0101100或0101101，由PWM3/AddEnable和TACH4/Addsel选择，所以一个SMBus上可以同时有3个LM85，它可直接监测参数包括电压、温度、风扇转速，内置8位ADC，提供3组PWM输出控制风扇转速，通过应用程序，用户能够随时监控被测参数，并当参数越限时发出警告信息，用户可以自行设置参数的高、低限值。脉冲宽度调制(PWM)输出可以根据3个不同的温度区做自动的调整，其中两个区的温度是由两个已连接远程热感晶体管负责测量，而第三区的温度则是LM85芯片自身的温度。
LM85的主要功能如下·SMBus2.0规格，SMBDAT、SMBCLK·温度测量通道具数字滤波·基于温度测量的可编程风扇自动控制·1组片内温度测量，2组外部温度测量RE1+、RE1-，RE2+、RE2-·Vccp_IN、5V、12V、2.5V、3.3V 5组电压测量(内置分压电路)·内置8位A/D转换器，温度最小分辨1度·3组PWM风扇转速控制输出PWM1、PWM2、PWM3·4组风扇转速计数输入TACH1、TACH2、TACH3、TACH4·测温范围0-125度·5个VID端口VID0、VID1、VID2、VID3、VID4·24脚设计，QSOP封装图3中用LM85监测电源风扇和其它器件的工作情况，可使用该芯片电压测量电源电压，担负PCI-X板上硬件监控电路的任务，也可以在电压测量的输入端有电阻分压电路，使之可以测量其它非标称值电压量程，在PCI-X板上IC是图形处理器GPU时，可以测量其存储器频率(memory clock)和核心频率(core clock)，方法是用频率/电压转换器将频率信号转换为电压信号后，再通过电压匹配电路连接到监控芯片的电压测量输入端。图5中T1用于GPU温度测量、T2用于存储器温度测量，LM85有3个PWM控制输出，可以分别驱动3组风扇，用PWM1输出Q1放大，经Q1控制fan1风扇的转速可以测量，用R1、R2、R3组成转速信号测量匹配电路，由TACH1计数输入，C5是滤波电容，根据T1温度的变化，由监控芯片LM85控制风扇，风扇可以使用+5V或+12V电源，LM85的TACH1输入转速计数脉冲，这样根据PCI-X板上的器件发热部件的温度变化，LM85芯片的独立式风扇转速控制基于温度与PWM输出之间的线性关系，所述装置组成的温度自动调节系统会降低或升高风扇的转速，相关控制算法在LM85中进行，通过LM85的SMBus收发数据。本例电路中风扇使用+12电源。器件可以是发热量较大的GPU芯片。本装置的电路置于电脑PCI-X板上。装置中散热片将发热器件的热量传导出来，由风扇冷却散热片，紧固件连接PCI-X板卡起固定作用。通过应用软件或BIOS，用户能够随时监控全部参数，通过SMBus传送数据，当主设备产生起始条件或重新起始条件，发送从设备起始地址字节(从设备地址+读写操作位)之后，即开始一次串行数据发送和接收。当出现停止条件时，此次数据传输结束。无论是发送或接收都要经过SMBus的中断处理。与电脑主机通信，由应用程序实现在电脑上实现温度量的测量和显示的功能，电压量的测量和显示的功能，实现风扇转速的测量、显示和控制功能，其显示的上述参数带有名称、量值和单位。
本例中监控芯片上的其它未提到的端口未使用。
参考文献1、http//www.pcisig.com2、何立民，《I2C总线应用系统设计》，北京航空航天大学出版社3、LM85.pdf，http//www.national.com/4、http//www.intel.com/5、http//www.smbus.org/
权利要求
1.一种监控PCI-X板卡的方法，其特征在于有下列步骤——在电脑主器件节点的SMBus上，增加总线节点，通过PCI-X插槽连接到PCI-X板上，在PCI-X板上以SMBus监控芯片为核心组成监控电路，用该监控芯片组成的监控电路测量PCI-X板卡上器件的温度、工作电压、频率和风扇转速；——使用PCI-X板上SMBus监控芯片内置的控制功能，用传感器测量PCI-X板上器件的温度，以温度作反馈信号输入芯片，由监控电路芯片运算输出，经放大驱动，控制风扇转速构成闭环；——用PCI-X板上SMBus监控芯片通过SMBus与电脑主机通信，应用程序实时监控板卡上器件的运行状态。
2.一种监控PCI-X板卡的装置，由SMBus监控芯片、温度传感器、放大驱动电路、风扇、电源、转速测量匹配电路、电压匹配电路和SMBus组成；其特征在于本装置在PCI-X板上，本装置监控对象为PCI-X板上器件，尤其是IC芯片的温度、工作电压，用温度传感器测量发热器件IC芯片的温度，温度传感器可以置于器件或IC芯片之中或与之接触，当板上有高发热IC芯片时，用风扇通风冷却，风扇的电气部分与放大驱动电路和转速测量匹配电路连接。
3.按权利要求2所述的监控PCI-X板卡的装置，其特征在于板上SMBus监控芯片分别与温度传感器、放大驱动电路、转速匹配电路、电压匹配电路和SMBus连接，温度传感器是半导体传感器。
4.按权利要求1或2所述的监控PCI-X板卡的方法或装置，其特征在于在PCI-X板上SMBus监控芯片的电压测量输入端连接电压匹配电路，或直接测量电压，或测量经频率/电压转换器输出后的电压。
5.按权利要求2所述的监控PCI-X板卡的装置，其特征在于电源从PCI-X板上获取，电源供给监控芯片工作电源和风扇驱动电源，用PWM调节风扇工作电压。
6.按权利要求1或2所述的监控PCI-X板卡的方法或装置，其特征在于在SMBus上使用的监控芯片，为一种能与SMBus兼容的I2C(I2C)总线芯片。
7.按权利要求1或2所述的监控PCI-X板卡的方法或装置，其特征在于SMBus的数据线SMDAT和时钟线SMCLK从PCI-X插槽引出。
8.按权利要求2所述的监控PCI-X板卡的装置，其特征在于同一台电脑的各个PCI-X板卡上可以至少拥有一个该装置，每个装置上的监控芯片都是SMBub的从设备，所叙电脑可以是服务器、工作站或网络、通信设备。
9.一种监控程序，由一种用SMBus监控芯片组成监控电脑PCI-X板卡的装置，通过SMBus传送数据和指令，与电脑主机通信，用于在电脑上实现温度量的测量和显示的功能；实现电压量的测量和显示的功能；实现风扇转速的测量和显示的功能，其显示的上述参数带有名称、量值和单位。
10.按权利要求9所述的一种监控程序，进一步，当所测量的上述参数高于或低于设定的数值时，程序会以下列之一或组合方式报警发出声音、闪烁显示、或发送电子邮件，程序和参数记录在电脑主机的存储介质上。
全文摘要
本发明公开了一种监控电脑PCI－X板卡的方法、装置和程序，涉及电脑中总线扩展及其芯片的应用。本方法是扩展SMBus，在PCI－X板卡上使用SMBus监控芯片，测量板卡上器件的参数如风扇转速、电压、温度，以温度作反馈信号输入芯片，由监控芯片内部运算和控制输出，经放大驱动风扇，构成闭环。本装置由PCI－X板上监控芯片、温度传感器、放大驱动电路、风扇、电源、转速测量匹配电路和SMBus等构成。本发明的有益效果是组成可监控PCI－X板卡，环保节能，通过SMBus与电脑主机通信，应用程序实时监控板卡上器件的运行状态，有助于管理电脑系统设备。
文档编号G06F11/30GK1658166SQ200510018448
公开日2005年8月24日 申请日期2005年3月28日 优先权日2005年3月28日
发明者李谦 申请人:李谦