一種處理器多電源管理控制裝置、系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電源管理裝置、系統及方法，尤其是涉及一種應用于多處理器系統的電源管理控制裝置、系統及方法。
【背景技術】
[0002]目前，在現有技術中，數字電源管理架構的形式主要有PMIC架構，PMIC架構采用系統主控 IC (Integrated Circuit，集成電路的簡稱)通過 PMIC (Power Management 1C，電源管理芯片的簡稱)的I2C/SMBus (System Management Bus，系統管理總線的簡稱)接口直接管理各個電源軌，達到高效管理和高集成度的目的。另一種架構形式采用帶有I2C/SMBus接口的專用數字電源產品，系統主控IC通過總線對各個分立式電源軌進行管理。
[0003]第一種架構，由于PMIC產品本身的局限性，雖然其可靠性和功率密度都非常好，但是適應性較差，只適用于某些特定的小微型系統。而對于某些大型系統，例如:工業控制系統、通信基站系統、高速數據處理系統等領域的應用，由于系統功能復雜、功能模塊多，供電模塊功率也大得多，因此電源管理系統比較復雜，PMIC架構遠遠滿足不了這類應用。
[0004]第二種架構，由于實現簡單、控制策略方便易行，同時通過總線對各個分立的電源軌進行控制，外部走線少、可靠性高、抗干擾能力強，因而被廣泛應用于各個高性能及高集成度的系統中。但是包括第一種架構在內，以上兩種框架對電源芯片的接口要求都較為嚴格，不具備可移植性和通用性。
[0005]同時，在現有多處理器或多核處理器系統架構的電源管理設計中，大部分產品都只考慮了電源上電的時序管理問題。比如:有的方案是利用各種供電電源芯片本身的電源狀態輸出來控制另一個電源使能輸入串聯實現上電時序；而有的方案是利用電源芯片本身的緩啟動功能，通過不同電容充電時間的不同來設計時序。這些方案都未能全面有效地實現管理，對掉電、電源健康狀態(欠、過壓)以及電壓微調等情況都未能實現到位的管理。此夕卜，這些設計受電源芯片本身的功能局限較大，尤其是第二種方案，電源芯片不一定每個都帶緩啟動管腳，這給物料的選型也帶來了很大的局限性。
[0006]因此，綜上，現有技術還存在以下一些方面的技術問題:
(O目前越來越多的多處理器或多核處理器系統中，對電源上電掉電時序要求較為苛亥IJ，而現有技術中的方案還不能很好地滿足這種要求，不能很好地兼顧系統應用的精簡度、有效性和通用性；
(2)在多處理器或多核處理器系統中，各芯片核心電壓對電壓波動也非常敏感，尤其是多核處理器，往往需要對核心電壓進行動態微調，在現有技術中目前還不具備此功能；
(3)在處理器系統中，各電壓一般都由系統提供的電壓分別進行轉換，系統輸入電壓的電壓狀態對處理器系統至關重要，而現有技術是對系統提供的電壓集中進行轉換，同時也沒有對系統輸入電壓的電壓狀態進行監視。
【發明內容】
[0007]有鑒于此，本發明的目的在于提供一種處理器多電源管理控制裝置、系統及方法，能夠解決現有處理器系統中多電源管理的電源時序控制問題，保證各種電源上電、掉電的時序均能滿足要求。
[0008]為了實現上述發明目的，本發明具體提供了一種處理器多電源管理控制裝置的技術實現方案，處理器多電源管理控制裝置，為處理器提供兩路以上的電源，包括:輸入電源監視單元、穩壓供電單元、可編程邏輯單元、開關電源和輸出電源監視單元。外部電源經所述輸入電源監視單元為兩個以上的開關電源供電，所述開關電源輸出兩路以上的電源為所述處理器供電。所述輸入電源監視單元輸出的電源信號經所述穩壓供電單元為所述可編程邏輯單元提供電源。所述輸入電源監視單元對外部輸入的電源狀態進行監視，所述輸出電源監視單元對所述開關電源輸出的電源進行監視。所述可編程邏輯單元接收并根據所述輸入電源監視單元、輸出電源監視單元、開關電源的狀態信息對所述開關電源進行控制。
[0009]優選的，所述控制裝置還包括微調控制器，所述可編程邏輯單元穩定運行后，先向所述微調控制器發出初始控制脈沖，使得所述微調處理器控制所述開關電源發出所述處理器需要的穩態電壓，所述微調處理器對所述開關電源輸出的電源進行監視。當所述處理器正常運行后，所述微調控制器將所述開關電源的控制權交由所述處理器管理，所述處理器根據自身負載的動態需求通過控制所述微調控制器進行內核電壓的動態微調。
[0010]優選的，所述控制裝置還包括濾波單元和儲能單元，外部的直流電源經所述濾波模塊處理后由所述輸入電源監視單元輸出至所述儲能單元。所述儲能單元分別為所述穩壓供電單元、開關電源、微調控制器提供輸入電源，所述儲能單元用于外部電源關斷后，保證所述處理器的電源仍維持短時間工作。
[0011]優選的，所述輸入電源監視單元監視所述外部電源的電壓和電流狀態，并將所述外部電源的過壓、欠壓、掉電、過流狀態信息傳送至所述可編程邏輯單元。所述開關電源的芯片正常狀態傳送至所述可編程邏輯單元。
[0012]優選的，所述輸出電源監視單元監視所述開關電源輸出至所述處理器的電壓狀態信息，所述電壓狀態信號包括所述處理器核心電源的過壓、欠壓狀態，以及所述處理器的1電源欠壓狀態，所述輸出電源監視單元將所述電壓狀態信息傳送至所述可編程邏輯單元。
[0013]優選的，所述可編程邏輯單元穩定運行后能按照上電的正序依次控制各個開關電源的使能，從而能依次管理上電時序來滿足所述處理器的要求。所述可編程邏輯單元根據來自于所述輸入電源監視單元的掉電信息、各個開關電源的芯片正常狀態和所述輸出電源監視單元的狀態信息進行綜合判斷，一旦判斷為故障，所述可編程邏輯單元按照上電的反序，依次控制各個開關電源的使能，從而能依次管理掉電時序來滿足所述處理器的要求。
[0014]優選的，所述可編程邏輯單元采用包括FPGA或CPLD在內的可編程邏輯器件。
[0015]本發明還另外具體提供了一種處理器多電源管理控制系統的技術實現方案，處理器多電源管理控制系統，包括:具有兩個以上內核的處理器和如上所述的處理器多電源管理控制裝置。所述處理器多電源管理控制裝置為具有所述處理器提供兩路以上的電源。
[0016]本發明還具體提供了另一種處理器多電源管理控制系統的技術實現方案，處理器多電源管理控制系統，包括:兩個以上的處理器和如上所述的處理器多電源管理控制裝置。所述處理器多電源管理控制裝置為兩個以上的所述處理器提供電源。
[0017]本發明還另外具體提供了一種基于上述裝置的處理器多電源管理控制方法的技術實現方案，處理器多電源管理控制方法，包括以下步驟:
5101:外部電源經輸入電源監視單元為兩個以上的開關電源供電，所述開關電源輸出兩路以上的電源為處理器供電；
5102:所述輸入電源監視單元輸出的電源信號經穩壓供電單元為可編程邏輯單元提供電源；
5103:所述輸入電源監視單元對外部輸入的電源狀態進行監視，輸出電源監視單元對所述開關電源輸出的電源進行監視；
5104:所述可編程邏輯單元接收并根據所述輸入電源監視單元、輸出電源監視單元、開關電源的狀態信息對所述開關電源進行控制。
[0018]優選的，在所述步驟S102與步驟S103進一步包括:
5105:所述可編程邏輯單元穩定運行后按照上電的正序依次控制各個開關電源的使能，從而依次管理上電時序來滿足所述處理器的要求；
在所述步驟S104中，所述可編程邏輯單元根據來自于所述輸入電源監視單元的掉電信息、各個開關電源的芯片正常狀態和所述輸出電源監視單元的狀態信息進行綜合判斷，一旦判斷為故障，所述可編程邏輯單元按照上電的反序，依次控制各個開關電源的使能，從而能依次管理掉電時序來滿足所述處理器的要求。
[0019]優選的，所述步驟S105進一步包括:
所述可編程邏輯單元穩定運行后，先向所述微調控制器發出初始控制脈沖，使得所述微調處理器控制所述開關電源發出所述處理器需要的穩態電壓，所述微調處理器對所述開關電源輸出的電源進行監視。當所述處理器正常運行后，所述微調控制器將所述開關電源的控制權交由所述處理器管理，所述處理器根據自身負載的動態需求通過控制所述微調控制器進行內核電壓的動態微調。
[0020]通過實施上述本發明提供的處理器多電源管理控制裝置、系統及方法，具有如下有益效果:
(1)本發明能夠保證各種電源上電、掉電時序滿足要求，實現了對各電壓的欠壓監視，核心電壓的過、欠壓監視以及核心電壓進行動態微調，實現了對系統輸入電壓的過、欠壓監視，過流監視；
(2)本發明可編程邏輯單元接口豐富、編程方便，使本裝置具備極強的可擴展性和通用性，充分實現了處理器系統的復雜電源管理；
(3)本發明根據處理器負載動態調整，能有效延長處理器使用壽命，通過對各電源的健康狀態統一采集，有效保