[发明专利]一种基于FPGA实现的风扇测速的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于系统信号检测领域中的风扇测速技术方向，提供了一种利用FPGA对风扇测速的系统和方法。

背景技术

在PC系统或板卡系统上，风扇已成为必不可少的散热设备。现有的对风扇转速检测的专利一般以在生产试制阶段检测风扇质量为主，本专利仅针对质量良好的风扇在工作场合正常上电后的速度检测，用于系统监控。目前常用的大部分风扇是PWM风扇，其中PWM是全称是Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)，风扇测速通常是按照脉冲宽度的百分比(占空比)进行的，其他的一些PWM风扇也存在一些测速方式，如用信号发生器产生所需要的一定频率、占空比的PWM波，再用转速计对比测出风扇的转速；其他一些检测方式是根据风扇的料号参数及占空比进行转数对比测试出风扇的转速。但是以上这些检测方法所需设备众多，占用空间较大，测试过程相对比较麻烦，且测出的转速精度并不是很高。

专利申请号CN200510102113.3，名称为风扇转速检测装置及方法的专利中提出利用计算机、单片机、电源、继电器等设备对风扇进行速度检测的装置，该专利装置以检测风扇质量为主，间接提供了一种风扇测速的方法，其利用计算机设置风扇料号参数并保存在单片机中，在一定测试时间范围内利用单片机对风扇传感器送来的信号进行转速计算，并参考已有数据获得转速偏差，其中转速计算仅提到利用一个计数器对捕获的脉冲信号频率乘以转速因子获得风扇的转速，但并未给出具体的实施方法。该专利整套装置侧重于对风扇的质量检测，对具体的风扇测速方法无详细描述。

专利申请号CN200920035752.6，名称为风扇测速装置的专利中以电动车充电器的风扇为主，给出了一种利用信号放大器、传感器、比较器等设备测量风扇转速的方法，此方法仅适用于生产线的测量，用于给出是否合格产品的结果，其中的测速方法是依据PWM的波形和风扇的料号查询进行。

专利申请号CN200610123553.1，名称为检测风扇转速的检测装置及方法的专利中提出一种利用光电感测设备，并依据风扇转速不同时对应的光信号强弱差别进行转速的测试，该专利也是主要用于生产检测，且装置所用设备较多，测速精度较差。

发明内容

本发明克服现有技术不足，在有风扇的FPGA板卡上几乎不会增加额外的设备，唯一的要求是将风扇的信号通过OC门输入；在FPGA内部此方案也不会占用太多资源，是板卡系统上一个非常实用的增值功能；精确的风扇转速结果也可以作为判断板卡工作温度或是否有异常的参考。

本发明提供了一种基于FPGA实现的风扇测速的系统，FPGA内部包括：

同步模块(1)，用于同步风扇速度信号；

计数模块(2)，用于记录风扇上电并被FPGA识别其输出信号后的从第1个上升沿开始的所有上升沿的个数；

采样模块(3)，将当前所述计数模块(2)的计数值采样并进行寄存；

计算模块(4)，用于接收采样模块(3)寄存的结果，并计算出风扇转速。

本发明提供的基于FPGA实现的风扇测速的系统，FPGA内部包括计时器模块(6)，其计时周期作为所述采样模块(3)的采样时间点。

本发明提供的基于FPGA实现的风扇测速的系统，FPGA内部包括系统时钟(5)，该系统时钟模块(5)为所有模块提供250MHz的时钟。

本发明提供的基于FPGA实现的风扇测速的系统，风扇速度信号以电平信号的形式输入至所述FPGA。

本发明提供的基于FPGA实现的风扇测速的系统，电平信号同风扇的转速相关。

本发明提供的基于FPGA实现的风扇测速的系统，电平信号为具有一定频率的3.3V电平信号。

本发明提供的基于FPGA实现的风扇测速的系统，电平信号稳定工作时一般在几百Hz，启动阶段的频率更低。

本发明提供的基于FPGA实现的风扇测速的系统，所述同步模块(1)识别出所述风扇速度信号的上升沿，并将其同步到时钟域。

本发明提供的基于FPGA实现的风扇测速的系统，计数模块(2)接收同步模块(1)的信号，并启动计数。

本发明提供的基于FPGA实现的风扇测速的系统，计数模块(2)记录风扇上电并被FPGA识别其输出信号后的从第1个上升沿开始的所有上升沿的个数。

本发明提供的基于FPGA实现的风扇测速的系统，，所述计时器模块(6)从FPGA系统上电并复位结束后准确计时，计时的周期是1.875s.