英特尔Agilex® 7电源管理用户指南

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ID 683373
日期 12/04/2023
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文档目录 x
1. 英特尔Agilex 7电源管理概述 2. 英特尔Agilex 7功耗基础 3. 英特尔Agilex 7电源和I/O状态序列 4. 英特尔Agilex 7传感器监控系统 5. 英特尔Agilex 7电源优化技术和特性 6. Intel Agilex® 7 Power Management User Guide的文档修订历史
1. 英特尔Agilex 7电源管理概述 x
1.1. 电源系统设计阶段 1.2. 电源
1.1. 电源系统设计阶段 x
1.1.1. 选择一个电源树 1.1.2. 功耗评估 1.1.3. 功耗优化 1.1.4. 电源生成
2. 英特尔Agilex 7功耗基础 x
2.1. 功耗 2.2. 功耗评估基础 2.3. Intel® FPGA Power and Thermal Calculator 2.4. Power Analyzer
3. 英特尔Agilex 7电源和I/O状态序列 x
3.1. 概述 3.2. 上电顺序要求 3.3. 包含E-Tile的英特尔Agilex 7器件的断电顺序要求 3.4. 浮动电压 3.5. 上电复位(power-on reset)
3.2. 上电顺序要求 x
3.2.1. 电源排序期间GPIO，HPS和SDM Bank中的I/O管脚的指南
3.5. 上电复位(power-on reset) x
3.5.1. 由POR电路监控的电源
4. 英特尔Agilex 7传感器监控系统 x
4.1. 电压监测系统 4.2. 温度监测系统 4.3. 传感器设计考量 4.4. 温度读取设计示例
4.1. 电压监测系统 x
4.1.1. 电压传感器传输功能
4.2. 温度监测系统 x
4.2.1. 本地温度传感器 4.2.2. 远程温度感应二极管 4.2.3. 温度传感器位置 4.2.4. 检索本地温度传感器读数 4.2.5. 温度传感器错误代码
4.2.3. 温度传感器位置 x
4.2.3.1. 获取收发器Bank的大致位置
4.3. 传感器设计考量 x
4.3.1. 电压监控设计指南 4.3.2. 温度监控设计指南 4.3.3. 收发器Tile本地温度传感器设计指南 4.3.4. 指南：校准与英特尔Agilex 7 Remote TSD连接的温度传感芯片 4.3.5. 指南：读取R-Tile本地温度传感器
4.4. 温度读取设计示例 x
4.4.1. 目录结构 4.4.2. 硬件和软件要求 4.4.3. 温度读取设计示例描述 4.4.4. 使用温度读取设计示例 4.4.5. 验证设计示例与Mailbox Client with Avalon® Streaming Interface IP之间的交互
4.4.4. 使用温度读取设计示例 x
4.4.4.1. 打开温度读取设计示例 4.4.4.2. 编译温度读取设计示例和生成软件目标文件 4.4.4.3. 编程和启动温度读取设计示例 4.4.4.4. 发送命令到温度读取设计示例
4.4.4.4. 发送命令到温度读取设计示例 x
4.4.4.4.1. 温度读取设计示例的默认命令
5. 英特尔Agilex 7电源优化技术和特性 x
5.1. SmartVID标准电源器件 5.2. DSP和M20K电源门控 5.3. 时钟门控(Clock Gating) 5.4. 电源感应线(Power Sense Line) 5.5. Intel Quartus Prime软件中的功耗优化技术
5.1. SmartVID标准电源器件 x
5.1.1. 英特尔Agilex 7器件中SmartVID功能实现 5.1.2. SDM Power Manager 5.1.3. 温度补偿 5.1.4. 英特尔Agilex 7电源管理和VID实现指南
5.1.2. SDM Power Manager x
5.1.2.1. PMBus Master模式 5.1.2.2. PMBus Slave模式 5.1.2.3. 故障安全机制 5.1.2.4. 故障管理和错误报告
5.1.4. 英特尔Agilex 7电源管理和VID实现指南 x
5.1.4.1. 指定电源管理(Power Management)和VID参数和选项
5.1.4.1. 指定电源管理(Power Management)和VID参数和选项 x
5.1.4.1.1. 配置管脚参数 5.1.4.1.2. 电源管理和VID参数 5.1.4.1.3. 电源管理和VID接口QSF约束指南
1. 英特尔Agilex 7电源管理概述
2. 英特尔Agilex 7功耗基础
3. 英特尔Agilex 7电源和I/O状态序列
4. 英特尔Agilex 7传感器监控系统
5. 英特尔Agilex 7电源优化技术和特性
6. Intel Agilex® 7 Power Management User Guide的文档修订历史

5.1.2.2. PMBus Slave模式

英特尔Agilex 7器件也可以通过用作PMBus master的外部电源管理控制器在PMBus slave模式下进行配置。通过PMBus与英特尔Agilex 7器件交互的外部电源管理控制器必须支持时钟延长(clock stretching)。外部电源管理控制器负责驱动所有PMBus传输，查询FPGA的目标电压要求，并与电压适配器进行交互，以将它们配置为FPGA的目标电压。

对于具有PWRMGT_ALERT的PMBus slave模式， 您必须对外部PMBus流程遵循以下列出的指南：

  • 图：外部PMBus Master和具有PWRMGT_ALERT信号的PMBus Slave模式下的FPGA之间的握手流程
  • 图：外部PMBus Master和PMBus Slave模式下的FPGA之间的握手时序图(PWRMGT_ALERT)
  • 表：当PWRMGT_ALERT信号置位，STATUS_BYTE=0时的外部PMBus Master的阶段流程
  • 表：当PWRMGT_ALERT信号置位，STATUS_BYTE不等于0时的外部PMBus Master的阶段流程
图 24. PMBus Slave模式
表 23.  PMBus Slave模式的受支持的命令
命令名称 命令代码 默认值 PMBus传输类型 字节数
CLEAR_FAULTS 03h — Send byte 0
VOUT_MODE 20h 40h Read byte 1
VOUT_COMMAND 21h — Read word 2
STATUS_BYTE 78h 00h Read byte 1
图 25. 外部PMBus Master和具有PWRMGT_ALERT信号的PMBus Slave模式下的FPGA之间的握手流程
表 24.  当PWRMGT_ALERT信号置位，STATUS_BYTE=0时的外部PMBus Master的阶段流程
序列 SDM PMBus Master 注释
1 置位PWRMGT_ALERT信号 — —
2 — 检测PWRMGT_ALERT信号 —
3 — 启动ARA流程 —
4 响应ARA流程并提供其地址 — 只有在step 1中置位了PWRMGT_ALERT信号的器件才通过提供其地址对ARA流程进行响应。
5 置低PWRMGT_ALERT信号 — PWRMGT_ALERT信号仅在SDM在ARA流程中的以其地址作出响应后才被置低。
6 — 读取STATUS_BYTE —
7 返回STATUS_BYTE=0 — 指示FPGA电压需要更新。
8 — 发送CLEAR_FAULTS —
9 — 发送VOUT_COMMAND VOUT_COMMAND必须在PWRMGT_ALERT信号置位后的200ms之内被SDM接收到，否则将导致配置错误。14
10 接收VOUT_COMMAND，以目标电压作出响应 — 根据温度，VID fuse和直接格式的系数进行计算(您需要指定此输入)。
11 — 以不大于10mV/10ms的步长将电压调节器设置为目标电压 —
表 25.  当PWRMGT_ALERT信号置位，STATUS_BYTE不等于0时的外部PMBus Master的阶段流程
序列 SDM PMBus Master 注释
1 置位PWRMGT_ALERT信号 — SDM检测到故障并置位PWRMGT_ALERT信号。15
2 — 检测PWRMGT_ALERT信号 —
3 — 启动ARA流程 —
4 响应ARA流程并提供其地址 — 只有在step 1中置位了PWRMGT_ALERT信号的器件才通过提供其地址对ARA流程进行响应。
5 置低PWRMGT_ALERT信号 — PWRMGT_ALERT信号仅在SDM在ARA流程中的以其地址作出响应后才被置低。
6 — 读取STATUS_BYTE —
7 当不等于0时返回STATUS_BYTE — 指示出现其他故障
8 — 发送CLEAR_FAULTS 复位STATUS_BYTE。
9 — 读取STATUS_BYTE 确认STATUS_BYTE=0
10 — 处理故障的外部master —
图 26. 外部PMBus Master和PMBus Slave模式下的FPGA之间的握手时序图(PWRMGT_ALERT)

PMBus slave模式下的英特尔Agilex 7器件只以直接格式发送VOUT_COMMAND值。要读取实际电压值，请使用以下公式转换英特尔Agilex 7器件的VOUT_COMMAND值。

图 27. 直接格式公式

此公式显示如何转换直接格式值，其中：

  • X，是计算出的实际值(mV)；
  • m，是斜率系数，是一个2字节的二进制补码整数；
  • Y，从英特尔Agilex 7器件接收到的2字节的二进制补码整数；
  • b，是偏移量，一个2字节的二进制补码整数；
  • R，是指数，一个1字节的二进制补码整数

如下示例显示了外部电源管理控制器如何从英特尔Agilex 7器件检索数值。VOUT_COMMAND中使用的系数如下所示：

  • m = 1
  • b = 0
  • R = 0

如果外部电源管理控制器检索到一个值0384h，则其等同于：

X = (1/1) x (0384h x 10-0 - 0) = 900 mV = 0.90 V

14 当SDM没有在指定时间内接收到VOUT_COMMAND而触发一个错误时，您必须重启器件才能从错误中恢复。如果不重启器件，那么将无法成功配置器件。
15

以下故障会引发PWRMGT_ALERT信号：

  • PMBUS_ERR_RD_TOO_MANY_BYTES (PMBus/I2C消息长度的错误)
  • PMBUS_ERR_WR_TOO_MANY_BYTES (PMBus/I2C 消息长度的错误)
  • PMBUS_ERR_UNSUPPORTED_CMD (VOUT_COMMAND，VOUT_MODE，READ_STATUS和CLEAR_FAULTS是PMBUS Slave Mode中仅支持的命令。)
  • PMBUS_ERR_READ_FLAG (在能够响应第一个命令之前接收到重复命令)
  • PMBUS_ERR_INVALID_DATA (无效或格式错误的PMBus/I2C消息)

如果检测到以上任何错误，那么就会引发PWRMGT_ALERT信号，并且状态寄存器的bit 1被设置。

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