基于FPGA的嵌入式智能管理系统的设计与实现

进入FPGA，PPC再通过PLB总线控制GPIO核，读取I/O端口输入电平，再依据程序设定来判断风机运行状态。

2.3 工作模块运行状态监测

PPC通过PLB总线控制I2C核，在I/O端口产生符合I2C总线协议的时序，再通过125芯片进行隔离并提供I2C总线协议需要的电平，然后PPC再读取I2C总线的数据来确定各工作模块的温度和运行状态信息。

2.4 对智能电源模块的控制

片内PPC根据上述监测到的风机处环境温度、风机运行状态、各工作模块温度和运行状态，采用一定的控制算法，决定对智能电源模块的控制状态。通过PLB总线管理GPIO核，将智能电源控制状态传递到FPGA相应管脚，再由隔离和驱动电路对智能电源进行管理。

2.5 系统运行信息上报

本系统信息上报采用以太网协议，协议上层软件通过编程实现;TCP/IP层通过LWIP协议栈实现;链路层由FPGA内部的以太网MAC核实现;物理层用智能管理模块上的以太网PHY芯片实现，并通过模块上的变压器进行隔离。

片内PPC把风机处环境温度、风机运行状态、各工作模块温度和运行状态以及智能电源的工作状态通过PLB总线发送给片内的MAC核，再经过片外的PHY芯片最终上报给上位机。

3 性能测试

温度传感器模块性能测试主要是为了验证该模块能否按照预先设置的门限作出正确的操作。若超过设定值上限或低于设定值下限，则报警;若温度过高即将损坏系统时，则关机(注：在该测试中，无需启动风机控制系统)。

(1)执行Set Sensor Threshold指令，实现各门限值设定;(2)执行Set Sensor Event Enable指令，允许报警事件产生;(3)基板在室温下工作，无报警事件产生;(4)基板加温，超过各门限值上限，有报警事件产生，过高时断电;(5)基板降温，返回室温时正常工作;(6)基板继续降温，超过各门限值下限时，有报警事件产生。

经测试获得的各温度门限值与预先设置温度基本一致，但温度传感器门限值设置的合理性还有待进一步实验来确定。

设计本智能管理系统基于三个指导思想：独立性、高可靠和低成本。本系统的供电独立于工作模块，即使其他模块处于断电状态，本智能系统仍可照常工作。采用一片FPGA和少量外围设备，最大限度地减少了元器件的数量和品种。同时，在智能管理模块和温度传感器之间采用简单可靠的1-wire总线协议来传递信息，各工作模块之间采用I2C总线协议来传递信息，这些都为日后扩展系统规模及其功能提供了很好的技术方向。