Analog Devices 与 Intel 联合开发了一种新型高速总线。这种简单的串行传输总线实现了 PC 系统管理。 要 点 SST(简单串行传输)总线可以实现系统温度与系统电压大小的更快、更精确传递。 单线串行总线连接传感器和南桥 IC。 新型总线可明显减少热管理中的误差,这些误差会造成计算性能的下降。 SST 显著减少了传递误差。 Analog Devices 与 Intel 合作开发了一种新型串行总线,它能有效地传递计算机系统的散热、电压管理和控制信息,以保证高性能台式机、工作站和服务器的性能与可靠性。两家公司合作开发并推出的 SST(简单串行传输)总线可以更快、更精准地传递系统的温度与电压大小。
市场研究公司 DataBeans 研究总监兼首席分析师 Susie Inouye 说:“在今天的电子应用中,热管理正变得越来越重要,这些应用设备的尺寸在缩小,但复杂度却在日益增加。精确监控计算产品和复杂核心部件的温度是保证不会因过热而导致故障或失效的关键。热管理技术使设计者能够顺利地监控这些复杂核心部件,这些核心部件由于采用亚微米工艺设计而不断将热耗推至极限。”
SST 总线能更快、更精确地将这种环境信息传递给计算机的核心逻辑芯片组,从而极大地减少了会导致计算机性能下降的热管理出错。Intel 产品营销工程师 Eric Ingersoll 指出:“下一代平台将在 PC平台中交换更多不同位置的重要系统信息,如温度,从而改进热管理和可靠性。高精度温度检测可以使 PC 提供更好的用户体验。”
SST 总线
单线的 SST 总线采用一种可靠的、抗噪声并可升级的方式传递数据,是高性能计算应用中双线、100 kbps SMBus(系统管理总线)的改进,它能提供更高的带宽和更强的抗噪声能力。SST 总线能够以 1 Mbps 的速率,直接向系统的南桥核心逻辑或专用的 ASIC 风扇速度控制器转送重要的环境信息,从而降低台式 PC、服务器和工作站中的风扇噪声并提高平台性能。表 1 是 SST 总线与SMBus和I2C总线的比较。
点击看原图
图1表示一种 SST 总线 PC 的架构。处理器为 Intel 的 Core Duo。与之相应的 AMD 处理器仍在使用 SMBus。SST 架构包括 MCH(内存通道控制器)北桥 IC、ICH8(I/O 通道控制器)南桥 IC,以及外部热传感器。ICH8 是 SST 总线的主控制器,而热传感器则作为从控制器或客户端设备。在 SST 总线上,25% 占空比为逻辑0,75% 的占空比为逻辑1。
SST 总线显著减少了传递差错,从而提高了系统的可靠性和性能。尤其是在新 PC 主板上相同环境下测试各种总线时,SMBus 测得每 10 k 位就有大约一个差错,而SST 总线则处理 1 G 位才有一个差错。结果是,PC 用户可以改善引导时间,也减少了由于总线未正确地向核心逻辑传送热事件所造成的延迟。另外,SST 总线允许 PC 和工作站设计者使用下一代 Intel 芯片组中的一些新特性,如最新公布的 Intel QST(系统寂静技术)。通过在核心逻辑中集成风扇速度控制功能,QST 减少了系统中的分立风扇控制元件数量,因而能够降低 BOM(物料清单)费用,使系统开发者使用到更多编程选项。
Intel 芯片组与软件营销总监 Steve Peterson 说:“一种总线需要能与整个行业的系统管理设备保持兼容,如计算应用中的温度传感器和电压监控器。我们与 Analog Devices 合作开发了一个可靠的通用接口,所有经过许可的供应商都可以方便地增加这个接口,从而为 PC、服务器和工作站中的新环境特性增加定制功能,如 Intel 的 QST。”
SMBus 和 I2C 总线
Intel的前一代系统管理总线SMBus是类似于I2C总线的双线式总线。在80年代初期,飞利浦半导体公司开发了I2C(Inter-IC )总线,这是用于实现电视机IC间有效控制的双向、双线的简单总线。飞利浦I2C总线兼容IC,包括150种以上的CMOS与双极电路,可用于完成智能控制设备(如微控制器)、通用电路(LCD驱动器、远程I/O端口和内存等)以及面向应用电路(如音、视频系统中的数字调谐和信号处理电路)之间的通信。
所有I2C总线兼容器件都带有片上接口,它们可以通过 I2C 总线实现彼此间的直接通信。这种设计概念解决了在设计数字控制电路时会遇到的很多接口问题。I2C 已经成为一种全世界的事实标准,现已应用到1000种以上的 IC上,超过 50 家公司获得其许可。
测量温度
测量高性能处理器与其它电路温度的一种简单方法是通过测量恒流下工作的晶体管的基射极电压 VBE,从而充分利用连接二极管的晶体管的负温度系数。不幸的是,这种技术需要校准以消除 VBE 绝对值的影响,这种影响随器件不同而变化。
Analog Devices 的芯片采用的技术是,使器件运行在三种不同电流下测量 VBE 的变化。在这种“b补偿”方案中,晶体管的b值随电流而变化。美国国家半导体公司是b补偿技术的先驱,率先在2005年春通过 TruTherm 技术的推出将其引入市场。图 2 显示输入信号的调整,是用于测量一个远程温度传感器输出的SST总线温度传感器。该图将远程传感器显示为一个衬底晶体管, Core Duo 微处理器中内置用于温度监控的传感器,但它也可以是处理器旁边的一只分立晶体管。如果使用分立晶体管,不要将集电极接地,而要连接到基极。如果传感器工作在噪声极高的环境中,可以增加C1作为噪声过滤器。C1的值应不超过 1000 pF。为避免地噪声对测量产生干扰,不要将传感器的负极端接地,但可以在D1- 输入端通过内部二极管将其偏置在高于地电位上(图 3)。
分立晶体管
如果使用分立晶体管,不要将集电极接地,而是将其连接到基极。如果使用的是PNP晶体管,基极连 接到D1-输入端,射极连接到 D1+ 输入端。如果使用的是 NPN 晶体管,射极连接到D1- 输入端,而基极连接到D1+输入端。图3显示如何将ADT7484/ADT7486连接到一只NPN或PNP晶体管进行温度测量。为避免地噪声干扰测量,不要将传感器的负端参考接地,而在D1- 输入端用一个内部二极管将其偏置在高于地电位上。
数字电路板可能是很嘈杂的电气环境。Analog Devices 建议采取下列措施,以避免模拟输入上的噪声,尤其是当测量一个远程二极管传感器的小电压时: 使器件尽可能靠近远程检测二极管。如果要避开最差噪声源,如时钟发生器、数据/地址总线和 CRT,则距离可达4英寸~ 8英寸。
D1+ 和 D1- 走线时尽量并排靠近,两侧布放接地的保护线。可能情况下在走线下安排一个地层。
使用宽的走线,以尽量减少电感和噪声拾取。Analog Devices 建议最小走线宽度和间距为5密尔。
尽量减少铜/焊锡接点,它会产生热偶效应。如果使用了铜/焊锡接点,则要保证处在D1+和D1-路径中,并且温度相同。
靠近器件放置一个0.1mF 旁路电容器。
如果远程传感器的距离超过 8 英寸,则采用双绞线电缆。这种方案的工作距离大约为 6英寸~12英寸。
对于长达 100 英尺的距离,使用屏蔽双绞线电缆,如 Belden #8451 话筒电缆。将双绞线电缆连接到 D1+ 和 D1-,将屏蔽层靠近器件接地。屏蔽层远端悬空不接,以避免形成地回路。
由于测量技术使用了开关电流源,过长电缆或过大的滤波电容器都会影响测量结果。当使用长电缆时,可以减少或不用滤波电容器。电缆电阻也会造成误差。1Ω 串联电阻会导致大约 0.5℃误差。
由于1℃时分辨率相当于大约 240mV,热偶电压约为3mV/℃,因此热偶效应不会是主要问题。除非有两个存在相当大温差的热偶,否则热偶电压应大大低于200 mV。
9个从器件
根据规格单,可以为Analog Devices公司的ADT7484和ADT7486 地址管脚选择客户端地址。这些地址管脚连接到一个悬浮检测电路,使器件能够识别出三种输入状态:高、低(地)和悬浮。固定地址、公众知晓的器件地址范围是 0x48 ~ 0x50,每个 SST 总线上允许有多达9个从器件(表2)。
SST总线与以太网类似,都是一种连网的消息传送总线。
可用器件
Analog Devices 的 ADT748x系列采用8脚或10脚 MSOP 封装,便于在空间紧张区域的布局。ADT7484A和ADT7486A是±1℃精度的简单数字温度传感器,它可以监控自身的温度,以及监控一个 (ADT7484A)或两个(ADT7486A)远程检测二极管。ADT7485A数字温度传感器和电压监控器可以检测自身温度以及一个远程检测二极管。 ADT7485A还可以用片上10位ADC监测四个外部电压通道以及自身的供电电压。
Andigilog aSC7521 SST 总线远程数字温度传感器的精度为±1℃,工作范围为-40℃ ~ +125℃,可测量自身以及远程CPU上的二极管温度,或其它可能突然发热的关键系统部件温度。
Andigilog aSC7531 SST总线远程数字温度传感器与电压监控器亦可测量两个温度,并且增加了对关键系统电压的精确监控。这两部分在一个系统中的组合,加上Intel高性能芯片组中的高精度监控程序,在报告系统健康状态方面起着重要作用。aSC7521售价为1.25美元,aSC7531 售价为1.50美元(批量1000片)。
SMSC提供EMC1102和 EMC1152。两款器件均采用b补偿方法,精确测量一个65 nm处理器的温度。每款器件都是一个双温传感器,但EMC1152亦能测量台式机中的五个供电电压,因此可用于监控主板上的电压线。EMC1102和EMC1152现均已有量产样品。价格分别是90美分和1.20美元(批量一万片)。EMC1102 现有八脚“绿色”无铅MSOP封装,而EMC1152则采用10脚绿色无铅MSOP封装。 |