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Virtex-5系统监控器的安全管理解决方案

2019-06-22 15:36 故障排查 已读

  电信行业要求具有很高的服务可用性-正如你一拿起电话就希望听到拨号音一样。随着宽带服务提供商争相进入和视频领域(伴随所谓的“三重播放”的展开),用户期望他们可以在这些领域实现同样的高可用性。

  高可用性只能通过为构成系统的硬件提供冗余性来实现。然而,为了有效管理这种冗余,系统必须能够监控自己的运行状态,如果发生故障,系统必须在用户觉察到任何故障停机之前切换到备用硬件。对物理环境的密切监控,让运营商可以在发生任何部件故障时采取积极行动。这涉及到监控机架内部的物理环境,利用各种传感器来记录相关变量,比如温度、电源电压、湿度和冷却性能等。

  FPGA是高可用性基础设施中的重要构建模块。因此,应该密切监控系统内FPGA的片上环境及其周围环境。Xilinx Virtex-5系统监控器可以更加轻松地监控FPGA及其外部环境。

  Virtex-5系统监控器能够让用户轻松获得FPGA片上(芯片)温度和电源条件方面的信息。它还可以通过外部模拟▲●…△输入通道获取外部传感器信息(最多可以监控17个外部传感器)。获取上述信息需要很少的设计努力,甚至不需要,具体取决于所需的功能。常见的功能,比如报警、自动通道定序器和数据平均,都可以从系统监控器模块中得到,这样设计人员就能够轻而易举地开发出一个解决方案。

  图1给出了Virtex-5系统监控器的结构图。该监控器的核心是一个10位(每秒200,000个采样)模数转换器ADC)。ADC的模拟输入范围是0“1V。在10比特的分辨率下,该ADC能够处理的★◇▽▼•输入电压精度大约为1mV。

  如图1所示,片上传感器和外部模拟输入通道都通过模拟多路复用器与ADC输入端相连。因此,从不同传感器获得的电压必须由ADC转化成数字量。测量结果被写入状态寄存器,并能够利用FPGA架构或者通过FPGA和PCB的JTAG基础设施从外部轻松读取上述状态寄存器中的数据。利用同样的接口也可以对监控器的控制寄存器进行读写操作。控制寄存器对系统监控器的操作(例如,针对测试、编程报警极限和传感器平均的要求选择合适的传感器通道)进行配置。加电后不久系统监控器就完全进入工作状态,而且在不配置FPGA的条件下就能够进行正确的操作。默认情况下,加电后只会监控片上传感器;但也可以启用外部模拟输入。配置前只能通过JTAG测试访问端口(TAP)获取测量信息。

  系统监控器的实用内置特性之一是,它能为片上传感□◁器生成报警信号。设计师能够设定上述报警信号的阈值。系统监控器可以自主监控这些传感器,并且只有在检测到报警状态时才会对系统发出报警。

  系统监控器还含有一个工厂设置的报警状态,被称为过热报警(OT)。一旦启用该功能,如果检测到芯片温度高于125℃,系统监控器就会请求关闭整个芯片。当芯片冷却到设定的温度水平时,才给芯片加电。在芯片掉电期间,系统监控器会继续操作片上传感器,并且对其进行监控。

  为了让Virtex-5系统监控器提供精确而又可靠的环境信息,需要对测量数据和系统监控器操作进行可靠性检查。系统监控器拥有大量有助于保证操作可靠性的功能。ADC的内置自动校准功能和传感器可以纠正模拟测量系统中由工作环境造成的任何漂移。自检功能还能让系统主机对系统监控器的运行状态进行监控。

  Virtex-5系统监控器还具备一个新功能,即通过JTAG TAP访问模块的所有功能。通过实现模拟测试和访问模拟信息,您能够利用系统中现有的JTAG获得更大的价值和效率。在配置FPGA(该FPGA作为实际生产中PCB测试方案的一部分)之前或正常操作的过程中,可以访问这些功能,从而简化了调试。

  为了简化PCB的电源电压和电流之类的片外测量,您可以在配置FPGA之前使用特殊的JTAG命令来为外部模拟输入创造条件。即使配置完FPGA,系统监控器也不需要在设计中进行明确例示,因此可以通过JTAG TAP访问那些用于实现调试功能的特性,即使是在设计后期。为了确保系统监控器的可用性,唯一的要求在于,必须提供正确的PCB支持。这涉及与系统监控器用户指南中描述的外部2.5V参考IC进行连接的问题。

  图2显示了一个典型诊断应用,在正常操作时对FPGA的物理运行环境进行监控。在图2的例子中,系统监控器用于观察大电流需求期间(从t0时刻开始)功率分配系统(PDS)中的电压(IR)降。在上述高活动期间,我们还监控了FPGA的温度。能够在开发阶段迅速确定电源或PCB设计的潜在问题。JTAG访问功能还提供了一个简便的方法,能够确认特定设计是否配有适当的冷却系统。ChipScope Pro分析器可以轻松访问系统监控器;而且,这种访问功能还能够轻松地集成到其它JTAG测试和编程环境中。

  除了能够利用JTAG TAP轻松访问系统监控器之外,还可以通过FPGA架构访问系统监控器的控制和状态寄存器。利用FPGA架构可以在任何时刻对这些寄存器进行配置和读取。允许通过JTAG TAP控制器和架构接口对系统监控器的寄存器进行双重访问,并提供了相应的仲裁方案来管理可能出现的争用现象。

  在设计中例示系统监控器,并在FPGA配置过程中对其初始化时,还能够定义这些寄存器的内容。因此,可以对系统监控器进行配置使其以用户自定义的运行(后配置)模式启动。架构接口就是我们所熟知的动态重配置端口(DRP)。DRP是一个并行的16位同步数据端口(类似于blockRAM)。

  对于需要对系统监控器进行更多控制的高级应用(此时)而言,DRP能够让系统监控器轻松地映射到硬/软微处理器的外设地址空间中。图3显示了一个典型系统管理应用,这里MicroBlaze处理器运行一个类似于协议的智能平台管理接口(IPMI),并且通过管理通道(如以太网,甚至是简单的UART/调制解调器)与系统主机进行通信。

  系统监控器还以通用ADC的形式提供了一个重要的微处理器外设。这是业界首次将微控制器中常见的模拟外设集成到FPGA中。此外,该系统还可以完全控制ADC操作。ADC提供了大量采样模式,并且支持单极、双极和全差分模拟输入方案。

  Virtex-5系统监控器为一般的片上和外部环境监控需求提供了一个大大简化了的解决方案。其功能访问需要极少的开发和设计工作。通过将系统监控器和JTAG TAP控制器连接在一起,JTAG功能已经延伸到新的应用领域,从而实现了新的测试能力。我们非常希望收到您对本文所提到的任何专题的意见和反馈信息,特别是我们的开发队伍如何更好地为您的系统监控和测试需求提供支持。

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  NCV6334 3.0 MHz 2.0 A PFM / PWM同步降压转换器 具有良好的功率

  4B是一款同步降压转换器,经过优化,可为由一节锂离子电池或三节碱性/镍镉/镍氢电池供电的便携式应用提供不同的子系◆◁•统。该器件◆●△▼●能够在外部可调电压下提供高达2 A的电流。采用3 MHz开关频率工作可以采用小尺寸电感和电容。输入电源电压前馈控制用于处理宽输入电压范围。同步整流可提高系统效◇•■★▼率。 NCV6354采用节省空间的扁平2.0x2.0x0.75 mm WDFN-8封装。 特性 优势 2.3 V至5.5 V输入电压范围 支持最新电池 3 MHz开关频率 降低输出电感和电容尺寸 自动省电模式 降低静态当前 应用 终端产品 消费者应用 计算与技术外围设备应用 游戏和娱乐系统 USB供电设备 电路图、引脚图和封装图...

  6是一款同步AOT(自适应导通时间)降压转换器,经过优▪▲□◁化,可为高达5 V输入的调节系统提供汽车应用的不同子系统。该器件能够提供高达5.0 A的电流,可编程输出电压▪•★范围为0.6 V至1.4 V.工作频率高达2.4 MHz,允许使用小型元件。同步整流和自动PFM伪PWM(PPWM)转换提高了整体解决方案的效率。 NCV6356采用扁平3.0 x 4.0 mm DFN-14封装。 特性 优势 输入电压范围为2.5 V至5.5 V 电池,3.3 V和5.0 V轨道供电应用 高达2.4 MHz的开关频率 降低输出电感和电容尺寸 使用引脚或I2C启用 灵活启用和禁用 关闭模式下的I2C访问 低功率预编程 一流的Transient / Ripple LPDDR4内存和ARMcore支持 4级热警告 精确温度控制 应用 终端产品 汽车POL 仪表,集群 信息娱乐 ADAS系统(视觉,雷达) Snap Dragon 汽车 电路图、引脚图和封装图...

  1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器,具有高效率,1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行,包括升压,反激,正激,反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构,可实现出色的负载和线路调节,以及限制电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合,可实现极其紧凑的电源解决方案。电路设计包括用于正电压调节的频率同步,关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容,是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流保护 宽输入范围:2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关:1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电路图、引脚图和封装图...

  3是一款同步降压转换器,经过优化,可为一节锂离子电池或三节碱性/镍镉/镍氢电池供电的便携式应用提供不同的子系统。这些器件能够在外部可调电压下提供高达2 A的电流。采用3 MHz开关频率工作可以采用小尺寸电感和电容。输入电源电压前馈控制用于处理宽输入电压范围。同步整流可提高系统效率。 NCV6323采用节省空间的2.0 x 2.0 x 0.75 mm WDFN-8封装。 特性 优势 2.5 V至5.5 V输入电压范围 支持最新电池 3 MHz开关频率 降低输出电感和电容尺寸 最多2 A输出电流 应用 终端产品 计算&外围设备应用 消费类应用 USB供电设备 游戏和娱乐系统 电路图、引脚图和封装图...

  VH集成了1ch DC / DC升压转换器和1ch LDO。它适合作为LCD / PDP电视和BD录像机的BS / CS天线的电源,当输出短路时需要自动恢复而不会造成IC损坏和故障。 特性 优势 提升模式:软启动功能(t = 2.6ms) 可降低冲击电流 升压:脉冲过电流保护功能 过电流保护 升压模式:短路保护功能(恒定定时器: 1.6ms) 短路保护 LDO模式:过流限制器(折返特性) 可以限制过电流 常见:欠压锁定 防止欠压不稳定运行 常见:热关闭 热保护 常见:电源良好功能加上电源良好延迟时间设置 稳定性操作 常见:输出电压可从两种电压中选择功能 可以选择输出电压 应用 终端产品 升压转换器连接的LDO功能 BS / CS抛物线天线的电源 电路图、引脚图和封装图...

  7是一款高电流双输出DC-DC转换器,可产生正电压和负电压。 LV52117特别适用于LCD显示器等电源应用。 特性 集成1.5MHz同步升压和逆变器转换器 2.75V至4.6V输入电压范围 4.6V至5.8V可调正输出(VDCO1) -5.8V至-4.6V可调负输出(VDCO2) 输出电流高达100mA 脉冲跳跃模式低负载条件 过流/短路保护 终端产品 液晶面板 电路图、引脚图和封装图

  XC是一款适用于各种电子设备的低压差稳压器。它提供带有TO-220-4引线全模封装的恒压电源。在满额定电流(1A)下,KA78RXXC的压差低于0.5V。该稳压器具有各种功能,如峰值电流保护,热关断,过压保护和输出禁用功能。 特性 1A / 3.3V,5V,8V,9V ,12V,15V输出低压差稳压器 TO-220全模封装(4pin) 过流保护,热关机 过压保护,短路保护 带输出禁用功能 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...

  NCV8720 LDO稳压器 350 mA 超低压降 高PSRR 带偏置轨

  0是一款350 mA LDO,配有NMOS passtransistor和独立的偏置电源电压(VBIAS)。该器件提供非常稳定,精确的输出电压和低噪声,适用于空间受限,噪声敏感的应用。为了优化电池供电的便携式应用的性能,NCV8720具有低IQ消耗。 NCV8720采用WDFN6 2 mm x 2 mm封装,可润湿侧面选项可用于增强光学检测。 类似产品: NCV8130 NCV8133 NCV8135 NCV8720 输出电流(A) 0.30 0.50 0.50 0.35 PSRR f = 1 kHz(dB) 65 70 73 65 压差电压(V) 0.075 0.140 0.053 0.110 Wettable Flank 否 否 是 是 特性 优势 Typ的超低压降。 110 mV 允许节省功耗,并以非常低的Vin-Vout电压工作。 固定输出电压选项从0.8 V到2.1 V 低压Vcore应用的最佳选择 典型的110 mV压降完整的350 mA负载。 最大限度地减少调节器的功率损耗 保证输出电流从0 mA到350 mA 高电流应用的最佳选择 0.5%典型输出电压精度 非常适合POL应用程序 输出电流超过350 mA 应用 终端产品 Automot ive 电池供电...

  5低静态电流低压降(LDO)线性稳压器是一款高性能LDO稳压器。它具有+/- 0.9%的线路和负载精度以及超低静态电流和噪声,涵盖了当今消费类电子产品所需的所有必要功能。这种独特的器件保证在没有最小负载电流要求的情况下保持稳定,并且对于任何类型的小至1.0 uF的电容器都是稳定的。 NCV8535还配备了感应和降噪引脚,以提高设备的整体实用性。 NCV8535提供反向偏压保护。 特性 线%) 满载时的超低压降(典型值260 mV) 稳定性无最小输出电流 低噪声(31 uVrms) w / 10 nF Cnr和51 uVrms w / out Cnr) 低关断电流(0.07 uA) 反向偏向保护 2.6 V至12 V电源范围 热关断保护 目前的限制 仅需1.0 uF输出电容以确保稳定性 使用任何类型的电容器(包括MLCC)均可稳定 提供1.5 V,1.8 V,1.9V,2.5 V,2.8 V,2.85 V,3.0 V,3.3 V,3.5V,5.0 V和可调输出电压 应用 终端产品 汽车音响和信息娱乐 汽车配件 汽车仪表盘 汽车相机显示器 汽车仪表板电子产品 汽车 工业 电路图、引脚图和封装图...

  NCV8165 LDO稳压器 500 mA 低压差 超低Iq 超高PSRR 超低噪声

  5是一款LDO(低压降稳压器),能够提供500 mA输出电流。 NCV8165器件旨在满足RF和模拟电★△◁◁▽▼路的要求,具有低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。提供DFNW8 0.65P,3 mm x 3 mm x 0.9 mm封装。 类似产品: NCV8160 NCV8161 NCV8163 NCV8165 输出电流(A) 0.25 0.45 0.25 0.50 PSRR f = 1 kHz(dB) 98 98 92 85 噪音(μV RMS ) 10 10 6.5 8.5 特性 优势 超高PSRR在1 kHz时为85dB,在100 kHz时为63dB 非常适用于Wi-Fi模块等功耗敏感设备 超低输出噪声8.5μV RMS 非常好适用于噪声敏感应用 超低静态电流12μA 在轻载条件下提高效率 工作输入电压范围1.9V至5.5V 适用于电池供电设备 极低压差200mV,500mA 满载时的低功耗 应用 终端产品 A / D和D / A转换器电源 音频编解码器 电池供电设备 相机模块 RF模块 WiGig电源 LP5907或LP5912升级 汽车设备点负载调节 信息娱乐,车身控制和导航 远...

  是1 A LDO,配有NMOS passtransistor和独立的偏置电源电压(VBIAS)。该器件提供非常稳定,精确的输出电压和低噪声,适用于空间受限,噪声敏感的应用。为了优化电池供电的便携式△▪▲□△应用的性能,NCP139具有低IQ消耗。 WLCSP6 1.2 mm x 0.8 mmpackage经过优化,适用于空间受限的应用。 类似产品: NCP13x系列 NCP130 NCP133 NCP134 NCP135 NCP137 NCP139 输出电流(A) 0.3 0.5 0.5 0.5 0.7 PSRR f = 1kHz(dB) 70 70 td

  60 压差电压(V) 0.060 0.090 0.090 0.053 0.060 0.060 特性 优势 超低压降典型的。 40mV 允许节省功率并以非常低△▪▲□△的Vin-Vout电压工作。 可调电压版本 低压Vcore应用的最佳选择 在1 A负载下典型的50 mV压降。 最大限度地减少调节器的功率损失 保证输出电流从0到1 非常好的选择用于高电流应用 0.5%典型输出电压精度 非常适合POL应用 输出超过1 A的电流 输出有效可用的放电选项 应用 终端产品 电池供电和便携式设备 智能手机,...

  是一款线 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:

  V-A是一个1通道降压型开关稳压器。 特性 优势 不受负载影响的软启动电路。 电源电路稳定运行。 频率FOLD BACK为负时下垂。 过流保护 内置逐脉冲OCP电路。通过使用外部MOS的导通电阻来检测。 过流保护 开启/关闭功能(启用控制) 可在外部启用控制 同步整流的1通道降压型开关稳压控制器方法 电路图、引脚图和封装图

  NCP81274 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

  74是一款多相同步控制器,针对新一代计算和图形处理器进行了优化。该器件能够驱动◆▼多达8个相位,并集成差分电压和相电流检测,自适应电压定位和PWM_VID接口,为计算机或图形控制器提供精确调节的电源。集成的省电接口(PSI)允许处理器将控制器设置为三种模式之一,即所有相位接通,动态相位脱落或固定低相位计数模式,以在轻载条件下获得高效率。双边沿PWM多相架构可确保快速瞬态响应和良好的动态电流平衡。 应用 终端产品 GPU和CPU电源 图形卡的电源管理 台式电脑 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...

  NCP81276 具有省电模式和PWM VID接口的多相同步降压控制器

  76是一款多相同步控制器,针对新一代计算和图形处理器进行了优化。该器件能够驱动多达4个相位,并集成差分电压和相电★▽…◇流检测,自适应电压定位和PWM_VID接口,为计算机或图形控制器提供精确调节的电源。集成的省电接口(PSI)允许处理器将控制器设置为三种模式之一,即所有相位开启,动态相位脱落或固定低相位计数模式,以在轻载条件下获得高效率。双边沿PWM多相架构可确保快速瞬态响应和良好的动态电流平衡。 应用 终端产品 GPU和CPU电源 图形卡电源管理 台式电脑 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...

  JA是一个降压电压开关稳压器。 特性 优势 宽输入动态范围:4.5V至50V 可在任何地方使用 内置过流逐脉冲保护电路,通过外部MOSFET的导通电阻检测,以及HICCUP方法的过流保护 烧伤保护 热关闭 热保护 负载独立软启动电路 控制冲击电流 外部信号的同步操作 它可以改善发生两个稳压器IC之间的振荡器时钟节拍 电源正常功能 稳定性操作 外部电压为输出电压高时可用 应用 降压方式开关稳压器 电路图、引脚图和封装图...

  38是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81038包括两个降压开关控制器,通道2上固定5.0 V输出,通道1上3.3 V,两个板载LDO,三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81038支持高效率,快速瞬态响应并提供电力信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V 电路图、引脚图和封装图...

  48是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81148由两个降压开关控制器组成,通道2上固定5.0 V输出,通道1上为3.3 V,两个板载LDO具有三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81148支持高效率,快速瞬态响应并提供电力商品信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V. 电路图、引脚图和封装图...

  0是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。它结合了高效,多相,同步降压开关稳压控制器和I 2 C接口,可实现关键系统参数的数字编程。 特性 优势 I 2 C 启用关键系统参数的数字化编程 快速增强型PWM弹性模式架构 出色的负载瞬态性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 游戏,桌面,服务器 电路图、引脚图和封装图

  NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

  8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开◆■关稳压控制▲=○▼器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构★-●=•▽建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​◁☆●•○△e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图

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