Xilinx FPGA 超温关机保护

在UG480文档,有关于FPGA芯片热管理的介绍。

首先需要理解XADC中的 Over Temperature(OT)和User Temperature的关系。片上温度测量用于关键温度警告,也支持自动关机,以防止设备被永久损坏。片上温度测量在预配置和自动关机期间连续记录结温。

Over Temperature是用于执行自动关机时所用设置。User Temperature是用于执行用户自定义的热管理程序,例如控制风扇转速。当设备温度超过温度上限控制寄存器限制(53H/50H)时,报警信号OT/ALM[0]为高。OT/ALM[0]保持高电平状态,直至温度低于下限控制寄存器(57H/54H)。一个典型的报警信号变化如下图所示。

使能FPGA芯片过温自动关机功能,需要将OT upper alarm register(53h)中的低4位设置为0011b,同时在xdc文件中添加如下语句。

cpp 复制代码
set_property BITSTREAM.CONFIG.OVERTEMPPOWERDOWN ENABLE [current_design]

当芯片温度超过OT上限阈值(或默认125℃)时,超温告警逻辑输出激活,10 ms后设备启动关机程序。当自动关机启动时,设备被禁用,GHIGH被断言以防止任何争用。当OT解除时,GHIGH也解除,启动启动顺序,释放全局资源。当器件关闭时,XADC自动使用内部时钟振荡器,但其他方面保持不变。自动关机功能是为了防止对设备造成永久性损坏。当温度降到OT下限以下,OT解除后,需要重新配置设备。

如果XADC被实例化,自动关机功能可以通过在Config Reg 1 (41h) High中设置OT信号来禁用,或者通过在xdc文件中添加以下约束来禁用。

cpp 复制代码
set_property BITSTREAM.CONFIG.OVERTEMPPOWERDOWN DISABLE [current_design]

下面进行测试,为了加快测试速度,将XADC IP核中的两个温度阈值,设低一点。

检查一下生成的IP核V文件,可以看到OT上限阈值寄存器(53H)的低4位默认是3h,也就是0011b。同时在xdc文件中添加前面所说的语句以使能过温关机功能。

在顶层文件中例化xadc_wiz_0,本次测试只需要给IP核接上时钟和复位信号即可。为了观察输出,再将user_temp_alarm_out信号和ot_out信号引出接到开发板上的两个LED上。

生成并下载Bitstream,打开XADC数据面板。下图为温度数据,可以看到在未到达OT上限温度时,芯片温度一直处于上升状态,当芯片温度超过OT上限温度50度,芯片自动关机,此时芯片温度开始下降。从开发板上的LED状态可以验证芯片确实关机了。

在测试中发现,芯片温度不需要下降到OT下限以下,也可以重新下载程序。

将程序固化到板载Flash中后,在芯片温度达到OT上限后,芯片自动关机。重新上电配置即可恢复正常。

相关推荐
热爱学习地派大星4 天前
Xilinx FPGA功耗评估
fpga开发·verilog·vivado·fpga功耗·xpe
XINVRY-FPGA16 天前
XCVU47P-2FSVH2892E Xilinx Virtex UltraScale+ FPGA AMD
c语言·c++·人工智能·嵌入式硬件·阿里云·fpga开发·fpga
迎风打盹儿20 天前
FPGA点亮ILI9488驱动的SPI+RGB接口LCD显示屏(二)
fpga·verilog hdl·ili9488·rgb接口·lcd显示屏
tiantianuser23 天前
RDMA简介7之RoCE v2可靠传输
服务器·fpga开发·verilog·xilinx·rdma·可编程逻辑
贝塔实验室1 个月前
FPGA 的硬件结构
arm开发·fpga开发·职场和发展·硬件架构·硬件工程·fpga·安全架构
贝塔实验室1 个月前
FPGA 动态重构配置流程
驱动开发·fpga开发·硬件架构·硬件工程·射频工程·fpga·基带工程
tiantianuser1 个月前
RDMA简介5之RoCE v2队列
fpga开发·verilog·fpga·rdma·高速传输·rocev2
ALINX技术博客1 个月前
【新品解读】一板多能,AXRF49 定义新一代 RFSoC FPGA 开发平台
射频工程·fpga·amd·rfsoc·alinx
迎风打盹儿1 个月前
FPGA仿真中阻塞赋值(=)和非阻塞赋值(<=)区别
verilog·fpga·阻塞赋值·非阻塞赋值·testbench仿真
tiantianuser1 个月前
RDMA简介3之四种子协议对比
verilog·fpga·vivado·rdma·高速传输