AMC80系統硬件監控器：功能、應用與設計詳解

作為電子工程師，在硬件設計開發過程中，系統硬件監控器起著至關重要的作用。今天我們就來深入探討一款優秀的系統硬件監控器——AMC80。

文件下載：amc80.pdf

一、AMC80簡介

AMC80是一款具備七通道、10位模數轉換器（ADC）、兩個可編程風扇速度監控器以及兩線接口的系統硬件監控和控制電路。該芯片可對多種應用進行電源、溫度和風扇的持續監測，并且與LM96080和LM80完全引腳和軟件兼容，采用24引腳TSSOP封裝，在-40°C至+125°C的溫度范圍內有完整的性能規格。

二、主要特性

2.1 模擬輸入與ADC

AMC80擁有七個模擬輸入通道（CH0 - CH6），采用10位ADC進行轉換。默認輸入范圍為0V至2.56V，LSB為2.5mV；也能通過編程將輸入范圍設定為0V至V+，LSB為6mV。
這些模擬輸入適合連接到典型系統中的多個電源，可對不同的電源電壓進行監測。

2.2 風扇速度監測

提供兩個風扇速度監測輸入（FAN1和FAN2），可接受風扇故障指示器或轉速計信號。
風扇轉速誤差在 -10% 至 10% 之間，內部時鐘頻率典型值為22.5kHz。
風扇輸入為數字輸入，能處理風扇轉速脈沖的測量，通過設定不同的除數，可使標稱轉速在1100 RPM至8800 RPM之間進行編程。

2.3 溫度測量

內置 (Delta V_{BE}) 型溫度傳感器，可進行9位或12位的二進制補碼溫度轉換。
具備8位比較器，能將溫度讀數與用戶可編程的高溫和過溫設定點以及遲滯值進行比較。
提供三種中斷模式：默認中斷、一次性中斷和比較器模式，可根據不同需求進行配置。

2.4 中斷與報警

擁有多種中斷報警功能，包括上限超限和下限欠限報警。
提供兩個中斷輸出線（INT和RST_OUT/OS），INT可對每個中斷源和輸出進行屏蔽編程。

2.5 其他特性

具備機箱入侵檢測輸入，可檢測機箱的異常開啟。
支持關機模式，降低功耗。
提供可編程的RST_OUT/OS輸出。

三、應用領域

AMC80的特性使其適用于多種領域，包括：

通信設備：對通信設備的電源、溫度和風扇進行實時監測，確保設備穩定運行。
服務器：保障服務器在高負荷運行時的溫度、電源等參數正常，提高服務器的可靠性。
工業和醫療設備：在工業和醫療環境中，對設備的硬件狀態進行精確監控，滿足設備的穩定性和安全性要求。
存儲區域網絡：對存儲設備的硬件狀態進行監測，確保數據存儲的安全性。
機頂盒、測試和測量設備：為這些設備提供硬件狀態監測功能，提升設備性能。

四、引腳配置與功能

AMC80采用24引腳TSSOP封裝，各引腳功能如下：	PIN NO.	NAME	I/O	TYPE
1	INT_IN	Input	Digital	中斷輸入引腳，低電平有效，可將信號擴展至INT輸出
2	SDA	I/O	Digital	SMBus串行總線數據線，開漏輸出，需上拉電阻
3	SCL	I/O	Digital	SMBus串行總線時鐘線，開漏輸出，需上拉電阻
4	FAN1	Input	Digital	風扇轉速計輸入引腳
5	FAN2	Input	Digital	風扇轉速計輸入引腳
6	BTI	Input	Digital	板載溫度中斷引腳，由額外溫度傳感器的過溫關機（OS）輸出驅動，有內部10kΩ上拉電阻
7	GPI(CI)	Input	Digital	通用輸入引腳（機箱中斷），高電平有效，用于鎖存機箱中斷事件
8	DGND	Power	Analog	數字地
9	V+	Power	Analog	正電源電壓（3V至5.5V）
10	INT	Output	Digital	不可屏蔽中斷（高電平有效，PMOS，推挽輸出）或中斷請求（低電平有效，NMOS，推挽輸出）引腳
11	GPO	Output	Digital	通用輸出引腳，低電平有效，NMOS，開漏輸出
12	NTEST_IN/RESET_IN	Input	Digital	低電平有效輸入，用于使能NAND樹板級連接測試，使AMC80復位
13	RST_OUT/OS	Output	Digital	NMOS開漏輸出，提供主復位信號，也用于溫度讀數報警
14	AGND	Power	Analog	模擬地，需連接到低噪聲模擬接地平面以獲得最佳性能
15	CH6	Input	Analog	模擬輸入通道6
16	CH5	Input	Analog	模擬輸入通道5
17	CH4	Input	Analog	模擬輸入通道4
18	CH3	Input	Analog	模擬輸入通道3
19	CH2	Input	Analog	模擬輸入通道2
20	CH1	Input	Analog	模擬輸入通道1
21	CH0	Input	Analog	模擬輸入通道0
22	A0/NTEST_OUT	I/O	Digital	串行總線地址的最低位，在NAND樹測試時作為輸出
23	A1	Input	Digital	地址引腳1
24	A2	Input	Digital	地址引腳2

五、編程與配置

5.1 接口與控制

AMC80通過SMBus接口進行通信，其控制線路包括SDA、SCL和A0 - A2地址引腳，允許最多八個AMC80設備在同一總線上。該芯片只能作為從設備運行，SCL線僅控制串行接口，其他時鐘相關功能由內部異步時鐘控制。上電時的默認SMBus地址為 '0101'(A2)(A1)(A0) 二進制。

5.2 寄存器映射

AMC80包含多個寄存器，用于控制和配置各種功能，以下是部分重要寄存器：

配置寄存器（Address = 00h，Default = 08h）：用于控制設備的啟動、中斷輸出、極性選擇等功能。
中斷狀態寄存器（Address = 01h和02h）：反映各個中斷源的狀態。
中斷屏蔽寄存器（Address = 03h和04h）：用于屏蔽特定中斷源的觸發。
風扇除數/RST_OUT/OS寄存器（Address = 05h，Default = 14h）：控制風扇輸入模式和除數，以及RST_OUT/OS引腳的功能。
OS配置/溫度分辨率寄存器（Address = 06h，Default = x1h）：配置過溫關機（OS）功能和溫度轉換分辨率。

六、應用注意事項

6.1 電源上電與啟動

當給AMC80首次供電或設置配置寄存器的INITIALIZATION位（地址00h，位7）為高電平時，芯片會進行上電復位，該位設置后會自動清除。
也可將NTEST_IN/RESET_IN引腳拉低至少50ns來強制芯片復位。
要啟動AMC80的監測功能，需在配置寄存器中，將INT_Clear（位3）設置為'0'，將Start（位0）設置為'1'。

6.2 模擬輸入

默認情況下，10位ADC的LSB為2.5mV，滿量程輸入范圍為2.56V，也可通過編程將輸入范圍調整至V+，LSB為6mV。
模擬輸入通常連接到電源，輸入電壓需使用外部電阻進行衰減，確保在輸入范圍內。注意不要超過V+。
在差分輸入的應用中，可通過設置輸入模式寄存器將模擬輸入（CH0 - CH5）配置為最多三對差分輸入。

6.3 風扇輸入

AMC80的風扇輸入可接受風扇轉速計輸出信號，其信號調理功能可適應風扇轉速計輸出的緩慢上升和下降時間。
輸入信號范圍為0V至5.5V，若輸入信號超出此范圍，需采用電阻分壓或二極管鉗位措施。
風扇計數可通過公式 (Count =frac{1.35 × 10^{6}}{RPM × Divisor }) 計算，其中RPM為風扇速度，Divisor為風扇除數。