一种飞腾服务器的风扇控制系统及控制方法与流程

本发明涉及飞腾服务器的风扇控制技术领域，特别是一种飞腾服务器的风扇控制系统，具体还涉及上述飞腾服务器的风扇控制系统的控制方法。

背景技术：

随着信息技术的发展，人们的生活已经逐渐信息化，服务器作为一种高性能计算机，在其中起到了至关重要的作用，因此迅速有效地解决系统中可能出现的问题及保障服务器系统的可用性变得十分重要。随着网络规模的不断扩大，服务器的规模也越来越庞大，亲临现场的传统监管方式已经不能满足监控管理需要，服务器的监控系统就变得十分重要。监控管理系统能够对服务器进行远程的监视和控制，实时获取服务器的工作状态，方便管理人员对服务器的管理。

目前，监控系统使用了专用监控芯片，采集服务器工作温度，控制降温风扇的运转；监控芯片的工作需要配备ddr内存、flash、电源管理芯片等外围器件，这些芯片需要全部焊接到服务器主板上。

但是，监控系统是一个小型的linux系统，从通电到进入正常工作状态或者重启，需要几秒到十几秒钟较长的时间，实际使用时会存在一些缺陷：

1、服务器主板设计费用昂贵，一旦选定监控芯片，就无法更改监控芯片硬件设计及基于该专用硬件的软件设计；

2、服务器主板上需要集成监控芯片及其配套使用的内存、flash等外围器件组成的小型嵌入式系统，增大了主板的布线面积，不利于服务器主板的小型化；

3、监控系统在上电或重启前的几秒到十几秒钟之内，服务器主板的监控会处于空白状态，尤其是失控的风扇将会以最大转速工作，发出刺耳的噪声，加速风扇寿命磨损。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种方便监控芯片更换、节省服务器设计空间，并且可在尽可能短的时间对服务器主板进行监控，控制风扇以正常转速运行的飞腾服务器的风扇控制系统。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了上述飞腾服务器的风扇控制系统的控制方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种飞腾服务器的风扇控制系统，该控制系统包括单片机模块、风扇控制模块、温度测量模块和监控管理模块，单片机模块包括单片机、复位电路、时钟电路和电压转换模块，温度测量模块、风扇控制模块、时钟电路、电压转换模块、复位电路、监控管理模块均与单片机连接，监控管理模块还与复位电路连接。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的飞腾服务器的风扇控制系统，所述单片机通过i2c总线信号dpj_temp_scl和dpj_temp_sda与温度测量模块连接，dpj_temp_scl、dpj_temp_sda信号分别连接到单片机的scl1、sda1管脚；

单片机通过pwm信号fan_ctl[x]输出高、低电平与风扇控制模块连接，fan_ctl[x]连接到单片机的定时器管脚[x]，风扇控制模块的转速信号fan_tac[x]连接到单片机的定时器管脚[x+7]，x取值范围是0到7；

所述单片机通过uart信号interface_monitor_tx和interface_monitor_rx与监控管理模块连接，interface_monitor_tx、interface_monitor_rx信号分别连接到单片机的uart_tx1、uart_rx1管脚。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的飞腾服务器的风扇控制系统，所述监控管理模块通过复位信号线reset_mcu连接到复位电路。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的飞腾服务器的风扇控制系统，所述电压转换电路外接+5v_stby独立供电，输出电压到单片机。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的飞腾服务器的风扇控制系统，所述温度测量模块包括若干个温度测量芯片lm75adp，温度测量芯片lm75adp的管脚5与外部电压p3v3_stby连接、同时连接到电容c120，c120的另一端接地；温度测量芯片lm75adp的管脚3接电阻r140，r140的另一端接地；温度测量芯片lm75adp的管脚4、管脚6、管脚7、管脚8接地；所有的温度测量芯片lm75adp芯片的管脚1连接在一起，所有的温度测量芯片lm75adp芯片的管脚2连接在一起。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的飞腾服务器的风扇控制系统，所述风扇控制模块包括n沟道场效应管和风扇连接器，风扇控制信号fan_ctl[x]与n沟道场效应管的g端连接，同时与电阻r130、电容c110、电容c111连接，r130的另一端接外部电压p3v3，c110、c111的另一端接地；

n沟道场效应管的s端接地，n沟道场效应管的d端同时与电阻r133、电阻r132、二极管d2的正极进行连接，电阻r133的另一端与风扇连接器的管脚4进行连接，电阻r132、二极管d2的另一端接外部电压p5v，电容c117的一端接外部电压p5v，另一端接地；

风扇转速信号fan_ctl[x]与风扇连接器的管脚3进行连接，同时与电容c112、电容c113、电阻r131、二极管d1的正极进行连接，电容c112、电容c113的另一端接地，电阻r131、二极管d1的另一端接电压转换电路的电压输出端；

风扇连接器的管脚2与电压p12v连接，同时和电容c114、电容c115、电容c116进行连接，电容c114、电容c115、电容c116的另一端接地；风扇连接器的管脚1接地。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的飞腾服务器的风扇控制系统，所述单片机的型号为stm32f103rf。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的飞腾服务器的风扇控制系统，所述监控管理模块为通用嵌入式处理器芯片设计的pci-e板卡或服务器专用的监控处理器芯片设计的pci-e板卡。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的飞腾服务器的风扇控制系统，一种飞腾服务器的风扇控制方法，其内容如下：

（1）在通电的100毫秒内，单片机模块进入正常工作状态，通过温度测量模块监测环境温度，通过风扇控制模块控制各处风扇的转速，使服务器主板工作在安全的温度范围内；

（2）单片机模块通过i2c总线dpj_temp_sda、dpj_temp_scl与温度测量模块进行通信，获取温度测量模块的温度信息；

（3）单片机模块通过fan_ctl[x]信号输出固定频率的pwm信号，同时采集fan_ctl[x]的计数信号，两者结合来控制风扇的转速；当pwm信号为低时，风扇中断与外部p12v电源的连接，当pwm信号为高时，风扇延续与外部p12v电源的连接；同时，单片机模块依据监控管理模块传递的温度曲线参数，调节pwm信号的占空比，来控制风扇的转速；

（4）单片机模块通过uart通信向监控管理模块报告服务器主板的状态信息，同时接收来自监控管理模块的配置参数，改变单片机模块的工作方式；

（5）单片机模块接收来自监控管理模块的强制复位信号，让自身重启，从错误状态退出，进入到正常工作状态。

与现有技术相比，本发明的优点及技术效果：

1、方便替换监控芯片

本发明提出的技术方案，把监控管理与风扇控制进行分离，监控管理模块放置在一块独立板卡上；监控管理模块可使用市面上通用的嵌入式处理器芯片，不仅仅使用专用监控管理芯片，因不再是小众芯片产品，供货及价格有保障。特别是采用通用处理器芯片设计，可利用我国有大量的开发人员、丰富的设计资源及技术支持，人力、物力、技术上的保证，可改变我国在服务器监控管理领域的弱势地位；

2、有利于服务器的小型化

本发明提出的基于通用单片机模块的监控设计，节省了服务器主板的布线空间，降低了主板的设计难度，可以减少服务器机箱的尺寸，有利于服务器的小型化；

3、全程、无死角的监控服务器主板的运行

本发明提出的新控制系统，可在尽可能短的时间里对服务器主板进行监控，根据对环境温度的监测，控制风扇以正常转速运行，杜绝了服务器开机时发出的刺耳风扇噪声，减少风扇寿命磨损，能让服务器像pc机一样安静的运行。

附图说明

图1为本发明的一种结构架构图；

图2为本发明的温度测量模块图；

图3为本发明的风扇控制模块图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-3，一种飞腾服务器的风扇控制系统，包括单片机模块、风扇控制模块、温度测量模块和监控管理模块，单片机模块包括单片机、复位电路、时钟电路、电压转换模块，单片机采用stm32f103rf芯片；

单片机模块通过i²c总线信号dpj_temp_scl和dpj_temp_sda，挂接多个温度测量模块，获取服务器上多个位置的温度数据；dpj_temp_scl、dpj_temp_sda信号分别连接到stm32f103rf芯片的scl1、sda1管脚；

单片机模块通过pwm信号fan_ctl[x]输出高、低电平，控制风扇的通电/断电状态，fan_ctl[x]连接到stm32f103rf芯片的定时器管脚[x]；风扇的转速信号fan_tac[x]连接到stm32f103rf芯片的定时器管脚[x+7]，对风扇的转速进行测速；x取值范围是0到7；

单片机模块通过uart信号interface_monitor_tx和interface_monitor_rx，连接到监控管理模块；interface_monitor_tx、interface_monitor_rx信号分别连接到stm32f103rf芯片的uart_tx1、uart_rx1管脚；

监控管理模块是一个包含通用嵌入式处理器的pci-e板卡，其上运行linux系统，向远程用户提供监控、管理功能；

监控管理模块通过复位信号线reset_mcu连接到复位电路，当reset_mcu处于低电平时，让单片机模块进入复位状态，当reset_mcu处于高电平时，让单片机模块进入正常状态；

+5v_stby独立供电经过电压转换电路，生成p3v3_stby电压，供单片机stm32f103rf使用；监控管理模块通过uart接口和复位信号线控制本发明的工作状态。

温度测量模块由lm75adp及外围器件组成；温度测量芯片lm75adp的管脚5接电压p3v3_stby，同时连接到电容c120，c120的另一端接地；lm75adp的管脚3接电阻r140，r140的另一端接地；lm75adp的管脚4、管脚6、管脚7、管脚8接地；以上的组合构成一个最基本的温度测量功能模块，根据温度测量需要，放置在服务器主板的pci-e插槽附件、处理器附近、内存插槽附近；温度测量单元根据温度测量要求放置在服务器主板的pci-e插槽附近、处理器附近、内存插槽等位置；

所有的lm75adp芯片的管脚1连接在一起，所有的lm75adp芯片的管脚2连接在一起；管脚1处的信号是dpj_temp_sda，管脚2处的信号是dpj_temp_scl；

风扇控制信号fan_ctl[x]与n沟道场效应管的g端连接，同时与电阻r130、电容c110、电容c111连接，r130的另一端接电压p3v3，c110、c111的另一端接地；

n沟道场效应管的s端接地；n沟道场效应管的d端同时与电阻r133、电阻r132、二极管d2的正极进行连接，电阻r133的另一端与风扇连接器的管脚4进行连接，电阻r132、二极管d2的另一端接电压p5v。电容c117的一端接电压p5v，另一端接地；

风扇转速信号fan_ctl[x]与风扇连接器的管脚3进行连接，同时与电容c112、电容c113、电阻r131、二极管d1的正极进行连接，电容c112、电容c113的另一端接地，电阻r131、二极管d1的另一端接电压p3v3；

风扇连接器的管脚2与电压p12v连接，同时和电容c114、电容c115、电容c116进行连接，电容c114、电容c115、电容c116的另一端接地；风扇连接器的管脚1接地；

当风扇控制信号fan_ctl[x]为低时，连接到风扇连接器的风扇停止转动；fan_ctl[x]为高时，风扇持续转动，同时风扇通过fan_ctl[x]持续输出脉冲信号。

本申请的发明原理：

1、在通电的100毫秒内单片机模块进入正常工作状态，通过监测环境温度，控制各处风扇的转速，使服务器主板工作在安全的温度范围内；

2、单片机模块通过i2c总线dpj_temp_sda、dpj_temp_scl进行通信，获取lm75adp芯片处的温度信息；

3、单片机模块通过fan_ctl[x]信号输出固定频率的pwm信号，同时采集fan_ctl[x]的计数信号，两者结合来控制风扇的转速；当pwm信号为低时，风扇中断与p12v电源的连接，当pwm信号为高时，风扇延续与p12v电源的连接；单片机模块依据温度曲线参数，调节pwm信号的占空比，来控制风扇的转速。

4、单片机模块通过uart通信向监控管理模块报告服务器主板的状态信息，同时接收来自监控管理模块的配置参数，改变单片机模块的工作方式；

5、单片机模块接收来自监控管理模块的强制复位信号，让自身重启，从错误状态退出，进入到正常工作状态。

本申请的发明点在于：

1、服务器的温度由单片机模块进行测量；

2、服务器散热风扇的转速由单片机模块进行控制；

3、单片机模块根据温度曲线实时调整风扇的转速；

4、监控管理模块通过uart接口向单片机模块传递温度曲线；

5、监控管理模块通过复位信号线reset_mcu复位单片机模块；

6、监控管理模块可以采用通用嵌入式处理器芯片设计的pci-e板卡，也可以采用服务器专用的监控处理器芯片设计的pci-e板卡。

本申请的优点在于：

（1）方便替换监控芯片

本发明提出的技术方案，把监控管理与风扇控制进行分离，监控管理模块放置在一块独立板卡上；监控管理模块可使用市面上通用的嵌入式处理器芯片，不仅仅使用专用监控管理芯片，因不再是小众芯片产品，供货及价格有保障。特别是采用通用处理器芯片设计，可利用我国有大量的开发人员、丰富的设计资源及技术支持，人力、物力、技术上的保证，可改变我国在服务器监控管理领域的弱势地位；

（2）有利于服务器的小型化

本发明提出的基于通用单片机模块的监控设计，节省了服务器主板的布线空间，降低了主板的设计难度，可以减少服务器机箱的尺寸，有利于服务器的小型化；

（3）全程、无死角的监控服务器主板的运行

本发明提出的新控制系统，可在尽可能短的时间里对服务器主板进行监控，根据对环境温度的监测，控制风扇以正常转速运行，杜绝了服务器开机时发出的刺耳风扇噪声，减少风扇寿命磨损，能让服务器像pc机一样安静的运行。