固态硬盘控制器的电源电压调整装置、方法、设备及介质与流程

1.本申请涉及存储领域，尤其涉及一种固态硬盘控制器的电源电压调整装置、方法、设备及介质。


背景技术：

2.固态硬盘(solid state disk，ssd)在速度，功耗，容量，噪声，可靠性等性能方面具有较大优势，在现阶段，尽管前者在价格上有一定优势，但是随着大容量flash闪存颗粒的出现，sdd价格也会越来越低，使其更广泛应用于服务器、存储设备中。
3.从硬件组成单元来看，ssd一般由控制器、nand闪存芯片、dram(dynamic random access memory，动态随机存储器)缓存芯片等核心器件组成。通过前端接口，控制器与主机端的服务器存储等设备进行交互，dram芯片的数据缓存并与后端nand进行读写操作。ssd控制器作为ssd的核心单元，其内部工作和运行状态直接关系到ssd性能的好坏。对于ssd整盘功耗而言，控制器、dram、nand等器件的功耗占用整个ssd主板的90％以上的功耗，其中控制器的功耗所占用的比例较大，但是有的ssd控制器部分支持avs(adaptive voltage scaling，自适应电压调节)功能(即有些芯片支持降低核电压的功能，有些芯片不支持降低核电压功能)，如何在硬件开发和产品应用过程中，挑选出支持avs功耗的芯片，通过硬件外围电路调整ssd控制器的核电压，降低部分ssd的系统功耗是摆在硬件研发人员面前的一个问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，有必要针对以上技术问题提供一种固态硬盘控制器的电源电压调整装置、方法、设备及介质。
5.根据本发明的第一方面，提供了一种固态硬盘控制器的电源电压调整装置，所述装置包括：
6.固态硬盘控制器，所述固态硬盘控制器包括avs状态引脚和电源电压引脚；
7.直流转换器，所述直流转换器包括反馈引脚和输出引脚、以及并联在反馈引脚和输出引脚之间的反馈电路，所述输出引脚与电源电压引脚；
8.微控制器，所述微控制器包括第一引脚和第二引脚，所述第一引脚与avs状态引脚连接以获取avs状态引脚的状态，所述第二引脚与所述反馈电路连接；
9.所述微控制器配置为在avs状态引脚无效时通过第二引脚调整反馈电路，以使直流转换器按照第一预设电压为所述电源电压引脚供电，以及在avs状态引脚有效时通过第二引脚调整反馈电路，以使直流转换器按照第二预设电压为所述电源电压引脚供电，其中，所述第一预设电压大于第二预设电压。
10.在其中一个实施例中，所述反馈电路包括：nmos管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻；
11.所述第一电阻与所述第二电阻串联后并联在所述直流转换器的输出引脚和反馈
引脚之间；
12.所述第三电阻的一端与直流转换器的输出引脚连接，另一端经由第四电阻连接至nmos管的漏极；
13.所述nmos管的栅极与第二引脚连接，所述nmos管的源极与直流转换器的反馈引脚连接，反馈引脚与第五电阻串联后接地。
14.在其中一个实施例中，所述微控制器配置为：
15.若avs状态引脚无效，则控制所述第二引脚输出低电平以使所述nmos管关闭；以及
16.若avs状态引脚有效，则控制所述第二引脚输出高电平以使所述nmos管导通。
17.在其中一个实施例中，所述微控制器还包括第三引脚和模数转换引脚；
18.所述模数转换引脚与所述电源电压引脚连接，所述第三引脚与固态硬盘控制器连接；以及
19.所述微控制器还配置为根据所述电源电压引脚的电压值配置固态硬盘控制器的低功耗电压模式调试完成状态。
20.在其中一个实施例中，所述微控制器还配置为：
21.响应于所述模数转换引脚检测到的电压值为第一预设电压，则将所述低功耗电压模式调试完成状态置为未完成；
22.响应于所述模数转换引脚检测到的电压值为第二预设电压，则将所述低功耗电压模式调试完成状态置为完成。
23.在其中一个实施例中，所述装置还包括第一电容和第二电容；
24.所述第一电容的一端接地，另一端与固态硬盘控制器的电源电压引脚连接；
25.所述第二电容的一端接地，另一端与直流转换器的输出引脚连接。
26.在其中一个实施例中，所述第一预设电压为0.92v，所述第二预设电压为0.88v。
27.根据本发明的第二方面，提供了一种采用以上所述装置的固态硬盘控制器的电源电压调整方法，所述方法包括：
28.利用微控制器的第一引脚监测固态硬盘控制器的avs状态引脚；
29.响应于avs状态引脚无效，则微控制器通过第二引脚调整反馈电路，以使直流转换器按照第一预设电压为所述固态硬盘控制器的电源电压引脚供电；
30.响应于avs状态引脚有效，则微控制器通过第二引脚调整反馈电路，以使直流转换器按照低于第一预设电压的第二预设电压为所述固态硬盘控制器的电源电压引脚供电。
31.根据本发明的第三方面，还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：
32.至少一个处理器；以及
33.存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时执行前述的固态硬盘控制器的电源电压调整方法。
34.根据本发明的第四方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时执行前述的固态硬盘控制器的电源电压调整方法。
35.上述一种固态硬盘控制器的电源电压调整方法，利用微控制器监控固态硬盘控制器的avs状态引脚，并根据avs状态引脚调整反馈电路，从而使直流转换器根据avs状态引脚状态向固态硬盘控制器提供第一预设电压或第二预设电压；从而降低了支持avs的固态硬
盘控制器的工作核电压，降低了固态硬盘功耗，进而优化服务器存储等设备整机设备的功耗，达到节能的目的。
36.此外，本发明还提供了一种固态硬盘控制器的电源电压调整方法、一种计算机设备和一种计算可读存储介质，同样能实现上述技术效果，这里不再赘述。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
38.图1为本发明一个实施例中提供的一种固态硬盘控制器的电源电压调整装置的结构示意图；
39.图2为本发明另一个实施例中提供的固态硬盘控制器的电源电压调整方法的流程示意图；
40.图3为本发明另一个实施例中算机设备的内部结构图。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
42.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
43.在一个实施例中，请参照如图1所示，提供了一种固态硬盘控制器的电源电压调整装置，具体地装置包括：
44.固态硬盘控制器，所述固态硬盘控制器包括avs状态引脚avs_en_p和电源电压引脚vdd_core；
45.直流转换器，所述直流转换器包括反馈引脚fb和输出引脚vout、以及并联在反馈引脚和输出引脚之间的反馈电路，所述输出引脚与电源电压引脚连接；
46.微控制器(microcontroller unit，简称mcu)，所述微控制器包括第一引脚gpio1和第二引脚gpio2，所述第一引脚gpio1与avs状态引脚连接以获取avs状态引脚的状态，所述第二引脚gpio2与所述反馈电路连接；
47.所述微控制器配置为在avs状态引脚无效时通过第二引脚gpio2调整反馈电路，以使直流转换器按照第一预设电压为所述电源电压引脚供电，以及在avs状态引脚有效时通过第二引脚gpio2调整反馈电路，以使直流转换器按照第二预设电压为所述电源电压引脚供电，其中，所述第一预设电压大于第二预设电压。
48.上述一种固态硬盘控制器的电源电压调整方法，利用微控制器监控固态硬盘控制器的avs状态引脚，并根据avs状态引脚调整反馈电路，从而使直流转换器根据avs状态引脚状态向固态硬盘控制器提供第一预设电压或第二预设电压；从而降低了支持avs的固态硬盘控制器的工作核电压，降低了固态硬盘功耗，进而优化服务器存储等设备整机设备的功
耗，达到节能的目的。
49.在又一个实施例中，请继续参照图1所示，所述反馈电路包括nmos管、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5；
50.所述第一电阻r1与所述第二电阻r2串联后并联在所述直流转换器的输出引脚和反馈引脚之间；
51.所述第三电阻的一端与直流转换器的输出引脚连接，另一端经由第四电阻连接至nmos管的漏极；
52.所述nmos管的栅极与第二引脚gpio2连接，所述nmos管的源极与直流转换器的反馈引脚连接，反馈引脚与第五电阻串联后接地。
53.在又一个实施例中，所述微控制器配置为：
54.若avs状态引脚无效，则控制所述第二引脚gpio2输出低电平以使所述nmos管关闭；以及
55.若avs状态引脚有效，则控制所述第二引脚gpio2输出高电平以使所述nmos管导通。
56.举例来说，当gpio2接口默认输出低电平时，此时nmos断开状态，此时dc/dc的输出电压由(r1+r2)和r5决定。例如：dc/dc选择ti厂家的tps53319，其fb端的电压为0.60v，当r1选择5.1k-0402-1％，r1选择220r-0402-1％，r5选择10k-0402-1％，此时电源电压引脚vdd_core为0.92v左右。当gpio3接口输出高电平时，此时nmos导通状态，此时dc/dc的输出电压由(r1+r2)//(r3+r4)和r5决定。例如：当r3选择38k-0402-1％，r4选择0.22k-0402-1％，此时电源电压引脚vdd_core为0.88v左右。优选地，所述第一预设电压为0.92v，第二预设电压为0.88v。
57.在又一个实施例中，所述微控制器还包括第三引脚gpio3和模数转换引脚；
58.所述模数转换引脚与所述电源电压引脚连接，所述第三引脚gpio3与固态硬盘控制器连接；以及
59.所述微控制器还配置为根据所述电源电压引脚的电压值配置固态硬盘控制器的低功耗电压模式调试完成状态。
60.在又一个实施例中，所述微控制器还配置为：
61.响应于所述模数转换引脚检测到的电压值为第一预设电压，则将所述低功耗电压模式调试完成状态置为未完成；
62.响应于所述模数转换引脚检测到的电压值为第二预设电压，则将所述低功耗电压模式调试完成状态置为完成。
63.优选地，所述装置还包括第一电容c1和第二电容c2；
64.所述第一电容c1的一端接地，另一端与固态硬盘控制器的电源电压引脚连接；
65.所述第二电容c2的一端接地，另一端与直流转换器的输出引脚连接。
66.在又一个实施例中，本发明还提供了采用以上所述的装置的一种固态硬盘控制器的电源电压调整方法，所述方法包括：
67.利用微控制器的第一引脚监测固态硬盘控制器的avs状态引脚；
68.响应于avs状态引脚无效，则微控制器通过第二引脚调整反馈电路，以使直流转换器按照第一预设电压为所述固态硬盘控制器的电源电压引脚供电；
69.响应于avs状态引脚有效，则微控制器通过第二引脚调整反馈电路，以使直流转换器按照低于第一预设电压的第二预设电压为所述固态硬盘控制器的电源电压引脚供电。
70.在又一个实施例中，请参照图2所示，为了便于理解本发明的技术方案，以microsemi厂家的nand控制器pm8632为例进行说明，对监控和调整pm8632的核电压的实现原理和设计进行详细说明：
71.在ssd控制器上电过程中，控制器在系统复位信号有效之后，如果该ssd控制器不支持核电压avs低功耗模式，avs_en_p输出低电平(avs状态引脚无效)；mcu的第一引脚gpio1接口实时监控avs状态引脚avs_en_p引脚的状态为低电平，然后控制第二引脚gpio2接口输出低电平，此时nmos处于断开状态，dc/dc反馈支路的分压电阻不变，电源电压引脚vdd_core电压为正常模式电压(如0.92v)，mcu单元的模数转换引脚adc1接口轮询检测到电源电压引脚vdd_core处于正常模式电压，通过第三引脚gpio3接口输出高电平通知ssd控制器avs_done_p引脚，该ssd控制器支持正常模式电压，无需降低核电压调整。
72.反之，如果该ssd控制器支持核电压avs低功耗模式，avs_en_p输出高电平(avs状态引脚有效)，mcu的第一引脚gpio1接口实时监控avs_en_p引脚的状态为高电平，然后控制第二引脚gpio2接口输出高电平，此时nmos处于导通状态，调整dc/dc反馈支路的分压电阻，将电源电压引脚vdd_core电压降低到低功耗电压(如0.88v)，mcu单元的模数转换引脚adc1接口轮询检测到电源电压引脚vdd_core电压调整输出低功耗电压之后，通过第三引脚gpio3接口通知ssd控制器avs_done_p引脚，低功耗电压模式调整完成，此时ssd控制器在上电之后可以工作在低功耗电压模式下。关于mcu器件选型，一般具有gpio输出控制，io输入中断检测，adc采样功能即可，例如microchip厂家的pci32mx5xx系列mcu。
73.dc/dc电路调整完成后，mcu的adc1定时轮询电源电压引脚vdd_core端的电压情况，是正常模式0.92v，还是低功耗模式0.88v；并根据调整的结果通过avs_done_p引脚反馈给ssd控制器，是否调整完成，进而识别出支持低功耗模式的ssd控制器，达到降低ssd功耗的目的。
74.上述一种固态硬盘控制器的电源电压调整方法，可以筛选出支持avs功能的固态硬盘控制器，并降低固态硬盘控制器的工作核电压，达到降低控制器功耗的目的，在一定程度上，可以降低固态硬盘功耗，进而优化服务器存储等设备整机设备的功耗，达到节能的目的。
75.根据本发明的另一方面，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图请参照图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时实现以上所述的固态硬盘控制器的电源电压调整方法。
76.根据本发明的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以上所述的固态硬盘控制器的电源电压调整方法。
77.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以
通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
78.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
79.以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。