Winbond W83781D/W83781G硬件監(jiān)控IC深度解析

一、引言

在當(dāng)今的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，硬件監(jiān)控對(duì)于確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。Winbond的W83781D/W83781G硬件監(jiān)控IC就是這樣一款關(guān)鍵的設(shè)備，它能對(duì)系統(tǒng)的多個(gè)關(guān)鍵硬件參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款I(lǐng)C的特點(diǎn)、功能以及應(yīng)用。

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二、產(chǎn)品概述

2.1 基本信息

W83781D/G是一款適用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)或基于微處理器系統(tǒng)的硬件監(jiān)控IC。它可以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的多個(gè)關(guān)鍵硬件參數(shù)，如電源電壓、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和溫度等，這些參數(shù)對(duì)于高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。該IC提供了ISA和 (I^{2} C^{TM}) 兩種串行總線接口，方便與微處理器進(jìn)行通信。

2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

W83781D/G內(nèi)部集成了一個(gè)8位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），能夠監(jiān)測(cè)3個(gè)外部熱敏電阻溫度傳感器、5個(gè)正模擬電壓輸入、2個(gè)反相輸入（用于監(jiān)測(cè)負(fù)電壓）以及3個(gè)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速計(jì)輸出。此外，還有一個(gè)用于機(jī)箱開啟檢測(cè)電路的輸入。

三、產(chǎn)品特性

3.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

• 溫度監(jiān)測(cè)：可接收來(lái)自遠(yuǎn)程熱敏電阻的3個(gè)熱輸入。
• 電壓監(jiān)測(cè)：具備5個(gè)正電壓輸入（典型值為 +12V、+5V、+3.3V、VcoreA、VcoreB）和2個(gè)用于負(fù)電壓監(jiān)測(cè)的運(yùn)算放大器（典型值為 -12V、-5V）。
• 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)：有3個(gè)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)輸入。
• 其他監(jiān)測(cè)：機(jī)箱開啟檢測(cè)輸入和對(duì)所有監(jiān)測(cè)值的看門狗比較功能，并且所有監(jiān)測(cè)項(xiàng)目都具有可編程的滯后和設(shè)定點(diǎn)。

3.2 動(dòng)作啟用

當(dāng)監(jiān)測(cè)參數(shù)超出預(yù)設(shè)范圍時(shí)，可通過(guò)應(yīng)用程序軟件彈出警告信號(hào)、發(fā)出蜂鳴聲警告、控制風(fēng)扇的開關(guān)，還能發(fā)出SMI#、IRQ信號(hào)來(lái)激活系統(tǒng)保護(hù)。

3.3 通用特性

• 支持ISA和 (I^{2} C^{TM}) 串行總線接口。
• 提供5個(gè)VID輸入引腳，用于CPU Vcore識(shí)別。
• 具備初始電源故障蜂鳴聲（針對(duì) +3.3V、VcoreA）。
• 有主復(fù)位輸入。
• 數(shù)字Vcc和模擬Vcc采用獨(dú)立的電源平面。
• 與Intel (LDCM ^{TM}) 兼容，支持Winbond監(jiān)測(cè)應(yīng)用程序軟件。
• 輸入時(shí)鐘速率可選24、48、14.318 MHz。

3.4 封裝形式

采用48引腳的LQFP封裝。

四、關(guān)鍵規(guī)格

• 電壓監(jiān)測(cè)精度：±1%（最大）。
• 監(jiān)測(cè)溫度范圍和精度：- 40°C 至 +120°C，± 3°C（最大）。
• 電源電壓：5V。
• 電源電流：工作時(shí)典型值為1 mA，關(guān)機(jī)時(shí)典型值為10 μA。
• ADC分辨率：8位。

五、功能描述

5.1 通用描述

W83781D/G提供5個(gè)模擬正輸入、2個(gè)模擬負(fù)輸入、3個(gè)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)或風(fēng)扇開關(guān)控制、3個(gè)熱敏電阻電壓輸入、機(jī)箱開啟檢測(cè)以及當(dāng)監(jiān)測(cè)值超過(guò)設(shè)定限值時(shí)的蜂鳴功能輸出。啟動(dòng)芯片的監(jiān)測(cè)功能后，看門狗機(jī)制會(huì)監(jiān)測(cè)每個(gè)功能并將值存儲(chǔ)到寄存器中。如果監(jiān)測(cè)值超過(guò)限值，中斷狀態(tài)將被置為1。

該IC提供了兩種與微處理器進(jìn)行讀寫內(nèi)部寄存器的接口：

• ISA總線接口：低字節(jié)端口（bit2~bit0）定義在端口5h和6h，高字節(jié)由片選（CS#）解碼，一般解碼地址設(shè)置為端口295h和296h。
• 串行總線接口：W83781D/G有三個(gè)串行總線地址，分別用于不同的寄存器讀寫操作。

5.2 模擬輸入

模擬引腳的最大輸入電壓為4.096V，因?yàn)?位ADC的LSB為16mV。在PC監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，CPU V-core電壓和3.3V可以直接連接到這些模擬輸入，而 +5V和 +12V輸入需要通過(guò)外部電阻進(jìn)行降壓以滿足輸入范圍。對(duì)于負(fù)電壓，需要連接運(yùn)算放大器進(jìn)行反相和降壓處理。

5.3 風(fēng)扇輸入和風(fēng)扇控制

風(fēng)扇輸入信號(hào)應(yīng)設(shè)置為TTL電平，最大輸入電壓不能超過(guò) +5.5V。如果轉(zhuǎn)速計(jì)輸出的輸入信號(hào)超過(guò)VCC，需要添加外部修整電路來(lái)降低電壓。風(fēng)扇計(jì)數(shù)器的計(jì)算方法為：[Count =frac{1.35 × 10^{6}}{RPM × Divisor }]，默認(rèn)除數(shù)定義在CR47.bit7~4和CR4B.bit7~6。

5.4 溫度測(cè)量

溫度數(shù)據(jù)格式為8位，對(duì)于傳感器2/3有特定的溫度數(shù)據(jù)表示。溫度中斷有兩種模式：中斷模式和比較器模式。當(dāng)溫度超過(guò) (T{Ol}) 時(shí)，中斷模式會(huì)觸發(fā)中斷，直到通過(guò)讀取中斷狀態(tài)寄存器1（CR41）進(jìn)行復(fù)位；比較器模式則在溫度超過(guò) (T{OI}) 時(shí)產(chǎn)生中斷，當(dāng)溫度低于 (T_{OI}) 時(shí)中斷復(fù)位。

六、控制和狀態(tài)寄存器

W83781D/G有多個(gè)控制和狀態(tài)寄存器，每個(gè)寄存器都有特定的功能和位定義，例如地址寄存器（Port x5h）用于選擇要訪問的寄存器，數(shù)據(jù)寄存器（Port x6h）用于讀寫數(shù)據(jù)等。這些寄存器的設(shè)置和操作對(duì)于實(shí)現(xiàn)IC的各項(xiàng)功能至關(guān)重要。

七、電氣特性

7.1 絕對(duì)最大額定值

• 電源電壓：-0.5至7.0V。
• 輸入電壓：-0.5至V DD +0.5V。
• 工作溫度：0至 +70°C。
• 存儲(chǔ)溫度：-55至 +150°C。

7.2 DC特性

詳細(xì)規(guī)定了不同引腳類型（如I/O 12t、I/O 12ts等）的輸入輸出電壓、泄漏電流等參數(shù)。

7.3 AC特性

包括ISA讀寫接口時(shí)序和串行總線時(shí)序圖，規(guī)定了各種信號(hào)的時(shí)間參數(shù)，如有效地址到讀取激活時(shí)間、數(shù)據(jù)保持時(shí)間等。

八、應(yīng)用電路示例

文檔中給出了W83781D的應(yīng)用電路示例，如板載RTC電源開關(guān)電路等，這些電路可以幫助工程師更好地將該IC應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中。

九、總結(jié)

Winbond的W83781D/W83781G硬件監(jiān)控IC功能強(qiáng)大，能夠滿足計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)硬件參數(shù)監(jiān)測(cè)的需求。其豐富的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、靈活的接口和多種控制功能，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保障。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求合理設(shè)置寄存器和電路，以充分發(fā)揮該IC的性能。大家在使用過(guò)程中有沒有遇到過(guò)什么問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。