TW200813826A - Timing sequence control circuit for turning on SATAII hard disks - Google Patents

Description

200813826 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種硬碟啟動時序控制電路，特別是 指一種SATAII硬碟啟動時序控制電路。 【先前技術】 為滿足大量資料儲存的應用需求，由多個硬碟組成的 磁碟陣列（DISK ARRAY)因應而生。因此，在磁碟陣列中， 若沒有做任何硬碟開機時序控制，且電源供應器提供的功率 不足時，當全部硬碟同時被啟動時，則容易導致電源供應器 因瞬間負載過大而跳機。 因此，新一代的SATAII硬碟即支援交錯啟動模式 (STAGGERED SPIN UP)功能，其作用為當電腦系統同時使 用複數SATAII硬碟10，如圖1所示，在電腦系統啟動後， 電源供應器11會分別送電給該等SATAII硬碟10，此時 SATAII硬碟10被供電後並不會立刻啟動，而是等待來自中 央處理器12之指令，因此，中央處理器12需執行一軟體驅 動程式（圖未示）並透過南/北橋13對該等SATAII硬碟10下 指令，控制該等SATAII硬碟10交錯啟動，使其啟動時間 相互錯開，而避免電源供應器不致承受硬碟同時啟動之過大 電流。

然而，上述之軟體驅動程式目前只支援X86電腦系統 ，並沒有支援嵌入式系統。因此，當SATAII硬碟應用在嵌 入式系統（例如MIP64)時，現行有兩種方法控制複數 SATAII硬碟啟動：（1)另行開發適用於嵌式入系統之SATAII 200813826 ^ 硬碟驅動軟體；（2)選擇能夠承受多個硬碟同時啟動之大功 率電源供應器。其中，採用第（1)種方式需要研發人員投入 _ 長時間開發驅動軟體，採用第（2)種方式雖能節省開發驅動 軟體的時間，卻相對增加產品的成本。 【發明内容】 本發明之目的，係在提供一種以硬體線路控制複數 SATAII硬碟錯開啟動，以避免電源供應器過負載並進而降 低電源供應器成本之SATAII硬碟啟動時序控制電路。 _ 於是，本發明SATAII硬碟啟動時序控制電路，與複數 硬碟連接器電連接，用以控制插接在該等硬碟連接器之複 數SATAII硬碟的啟動時序，且SATAII硬碟具有一由驅動 軟體控制啟動之交錯啟動模式；該電路包括複數電源控制 單元、複數開關元件及一硬碟控制器。該等電源控制單元 ，與該等硬碟連接器一對一電連接，用以控制電源是否輸 出給插接在各該硬碟連接器之SATAII硬碟。該等開關元件 與該等硬碟連接器一對一電連接。該等硬碟控制器與該等 φ 電源控制單元、該等硬碟連接器及該等開關元件電連接， 用以偵測該等硬碟連接器是否插接SATAII硬碟，並於測得 複數硬碟連接器插接SATAII硬碟時，透過相對應之開關元 件將該等SATAII硬碟之交錯啟動模式禁能後，令相對應之 電源控制單元錯開供電給該等STATII硬碟。藉此，避免電 ^ 源供應器因多個SATAII硬碟同時啟動而過負載，並降低電 源供應器之成本。 【實施方式】 6 200813826 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。 參閱圖2所示，是本發明SATAII硬碟啟動時序控制電 路的一較佳實施例，其設在例如一般X86系統或嵌入式系 統等電腦系統之主機板上，用以控制與複數硬碟連接器20 電連接（插接）之複數SATAII硬碟21的啟動時序，使該等 SATAII;.硬碟21 :可以錯開啟動。其中SATAII硬碟:2U的、特性， 之一為具有一可被一驅動軟體控制啟動的交錯啟動模式 (STAGGERED SPIN UP)，亦即，——般當 SATAII 硬碟 21 被 供電後，並不會立即啟動，而是會等到收到驅動軟體的控 制訊號後才會啟動。且該交錯啟動模式是由SATAII硬碟21 内部的一特定接腳（SATAII硬碟21的第11隻接腳，以下以 P11表示）決定，且該接腳P11 —開始（出廠時）即被預設為致 能交錯啟動模式。 本實施例之SATAII硬碟啟動時序控制電路3包括複數 電源控制單元31、複數開關元件32以及一硬碟控制器33 〇 •該等電源控制單元31的數目與硬碟連接器20數目相 同，並一對一地電連接，亦即一顆SATAII硬碟21要搭配 一個電源控制單元31，且電源控制單元31的一端電連接硬 碟控制器33，以受硬碟控制器33控制，其另一端連接硬碟 連接器20，以根據硬碟控制器33之命令決定是否供電給插 置在硬碟連接器20之SATAII硬碟21。 7 200813826 各電源控制單元3i包括—電源控制器3 挪、期。開關元件SWy的〜二=、 源供應器22,以取得電源供應器22提供之+ 電 似v電源’其另一端連接硬碟連接器、2〇，以八及 控制器34控制而適時將電源透過硬碟連接Γ0原、 SATAII 硬碟 21。 20 送至 該等開關元件32的數且與硬碟連接器2

2對i也電連接’各開關元件32的一端分別電連接： 碟連接器20的-接腳P11，，該接腳pu，會與插 ^ 接=〇之SATAn硬確的接腳pu電連接，開關元件= 另念而接地。各開關讀32之開（〇n)/關（卿)動作受硬碟 控制器33控制’且開關元件”未受硬碟控制器33控制前 ，其初始㈣（預設狀態）為關（卿），巾插接在硬碟連接哭 20上之SATAII硬碟的接腳m維持在致能交錯啟動模式之 預設狀態。 硬碟控制器33與料電源控制單元31、該等硬碟連接 益20及5亥等關兀件32 f：連接，以才空制複數SATAn硬碟 20啟動。因此，以控制N (N=12、24或更多）ΜΑΤΑπ硬 碟為例’硬碟控制器33至少需包含Ν個控制接腳 CTRL一ΕΝ一 1 〜CTRL一ΕΝ—Ν，Ν 個 貞測接腳 SATA一DET一 1 〜 SATA—DET一N，以及N個關閉交錯啟動功能接腳 STAGGERED一OFF—1 〜STAGGERED一〇FF__N 〇 其中，N 個控 制接腳CTRL—EN-1〜CTRL JEN 一N分別一對一連接至N個 8 200813826 電源控制單元31，用以控制電源控制單元31供電與否。N 個偵測接腳SΑΤΑ一DET-1〜SΑΤΑ—DET—N分別一對一連接至 Ν個硬碟連接器20，用以偵測該等硬碟連接器20是否有插 接SATAII硬碟21。Ν個關閉交錯啟動功能接腳 STAGGERED一OFF一 1 〜STAGGERED一OFF一Ν 與 Ν 個開關元 件32 —對一連接，用以透過該等開關元件32將SATAII硬 碟21之交錯啟動模式（STAGGERED SPIN UP)禁能。 以硬碟連接器、20的數目為N=12且皆插接有S ATAII硬 碟21為例，當電腦系統（例如嵌入式系統)啟動後，硬碟控 制器33透過N個偵測接腳SATA—DET一 1〜SATA—DET—N分 別偵測N個硬碟連接器20，並於發現該等硬碟連接器20皆 插接SATAII硬碟21時，其透過N個關閉交錯啟動功能接

腳 STAGGERED一OFF一 1 〜STAGGERED一0FF—N 分別控制 N 個開關元件32開（ON)，使將N個SATAII硬碟21之接腳 P11接地，而將N個SATAII硬碟21之交錯啟身模式 (STAGGERED SPIN UP)同時禁能，使該N個SATAII硬碟 21不需再等待驅動程式的啟動控制。 然後，硬碟控制器33透過N個控制接腳CTRLJN J〜 CTRL-ΕΝ一N分別控制N個電源控制單元31，使N ·個電源 控制單元31相錯開地（依序或不依序）供電給ν個SATAII硬 碟20，而將N個SATAII硬碟20錯開啟動。例如，硬碟控 制器33可令控制接腳CTRL—EN-1〜CTRL—EN一6先送出訊 號控制第1〜N個電源控制單元31送電給第〗〜N個SATAII 硬碟 20 ，然後再令控制接腳 CTRL_en_7〜 200813826 CTRL_EN—N(N=12)送出訊號控制第7〜N(N=12)個電源控制 單元31送電給第7〜N(N=12)個SATAII硬碟20，而分批將 N個SATAII硬碟21啟動，且由圖3顯示之實測結果可知 ，電源供應器22供應12V電源時，分兩次啟動最高電流為 10A，穩定後為5A ;由圖4顯示之實測結果可知，電源供 應器22供應5V電源時，分兩次啟動最高電流為8A，穩定 後為6.2A。如此，電源供應器22即不需負載12顆SATAII 硬碟21同時啟動時造成之高電流負載（即圖·3及圖4之前後 兩次啟動電流相加），確實能有效避免電源供應器22過負載 之情況發生。 當然，依照上述方式，硬碟控制器33亦可根據採用之 電源供應器22的功率大小，將SATAII硬碟21分更多次錯 開啟動，甚至單次僅啟動單一 SATAII硬碟。 此外，為易於查覺SATAII硬碟21啟動與否，本實施 例更包括N個點燈單元35，其一端分別連接一電源（+5V)， 另一端一對一地連接N個硬碟連接器20之接腳Ρ1Γ。各點 燈單元35是一發光二極體電路，其包括一延遲元件351、 一發光二極體352、一第一電阻R1及一第二電阻R2 ;延遲 元件351的一第一端連接硬碟連接器21，發光二極體352 的N極與延遲元件351的一第二端連接，其P極與第一電 阻R1 —端連接，第一電阻R1另一端連接電源(+5V)，第二 電阻R2的一端連接電源（+5V)，另一端連接延遲元件351 的第一端。 當N個SATAII硬碟21被啟動後，硬碟控制器33會透 10 200813826 過N個關閉交錯啟動功能接腳STAGGERED—OFF—1〜 STAGGERED—OFF_N控制1^個開關元件32關（0??)，使 SATAII硬碟21之接腳P11回復至致能交錯啟動模式之預設 狀態，同時將點燈單元35之發光二極體352點亮。因此， 藉由觀查發光二極體352點亮與否，即可輕易得知SATAII 硬碟啟動與否。 由上述說明可知，本發明藉由硬體線路控制複數 SATAII硬碟錯開啟動，.不但可防止電源供應器因全部: B SATAII硬碟同時啟動而過負載，而且對於嵌入式系統而言 ，節省另外開發控制SATAII硬碟交錯啟動之驅動程式的時 間及人力，並且藉由適當控制分批啟動的次數，可使用較 低功專的電源供應器即可，而相對降低產品之成本。 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 • 【圖式簡單說明】 圖1是習知以驅動軟體驅動SATAII硬碟交錯啟動的硬 體線路示意圖； 圖2是本發明SATAII硬碟啟動時序控制電路的一較佳 實施例之電路不意圖； 圖3是本實施例分兩批錯開啟動SATAII硬碟時，電源 供應器供應12V電源時測得之啟動電流示意圖；及 圖4是本實施例分兩批錯開啟動SATAII硬碟時，電源 200813826 供應器供應5V電源時測得之啟動電流示意圖。

12 200813826 【主要元件符號說明】 20硬碟連接器 22電源供應器 21 SATAII 硬碟 3 SATAII硬碟啟動時序控制電路 31電源控制單元 32開關元件 33硬碟控制器 35點燈單元 34電源控制器 351延遲元件 352發光二極體 R1第一電阻 R2第二電阻 P11、Ρ1Γ 接腳 SW1、SW2、SW3開關元件 CTRL_EN_1〜N控制接腳 SATA—DET—1〜N偵測接腳 STAGGERED_OFF—1〜N關閉交錯啟動功能接腳 13

Claims (1)

1. 200813826 十、申請專利範圍·· h —種SATAII硬碟啟動時序控制電路，與複數硬碟連接器 電連接’用以控制插接在該等硬碟連接器之複數SATAII 硬碟的啟動時序，且SATAII硬碟具有一由驅動軟體控制 啟動之交錯啟動模式；該電路包括： 複教電源控制單元，與該等硬碟連接器一對一電連 接，用以控制電源是否輸出給插接在各該硬碟連接器之 SATAII 硬碟； 複數開關元件，與該等硬碟連接器一對一電連接； 及 "- 穴成号电妳投剌早70、該等硬碟連 ^器及該等開關元件電連接’用則貞測該等硬碟連接器 疋否插接SATAII硬碟，並於測得複數硬 硬碟時，透過相對應之開關元件將該等妾;A= 錯啟動模式禁能後’令相對應之電源控制單元 錯開供電給該等STATII硬碟。 範圍第1項所述之satai1硬碟啟動時序控制 關元件?控Γ元包括一電源控制器及複數開 之複數^:I 端分別連接來自—電源供應器 ，該電^ 1分別連接至相對應之硬碟連接器 該硬以控制該等開關元件是否輪出電源至 SATAn 、中sATAII硬碟的交錯啟動模式是由SA篇硬 14 200813826 碟的一特定接腳設定，且各該開關元件的一端是透過各 該硬碟連接器之一接腳與插接在各該硬碟連接器之 SATAII硬碟的該特定接腳電連接，而各該開關元件的另 一端接地。 4. 依申請專利範圍第3項所述之SATAII硬碟啟動時序控制 電路，其中該等開關元件未受該硬碟控制器控制之初始 狀態為關（OFF)，此時插接在硬碟連接器之SATAII硬碟 的特定接腳被預設為致能交錯啟動模式，而當該硬碟控 制器控制相對應之該開關元件開（ON)時，開關元件會將 該特定接腳接地，而將SATAII硬碟的交錯啟動模式禁能 〇 5. 依申請專利範圍第1項所述之SATAII硬碟啟動時序控制 電路，其中當相對應之電源控制單元供電給該等STATII 硬碟後，該硬碟控制器會再透過相對應之開關元件將該 等S ATAII硬碟之交錯啟動模式致能。 6. 依申請專利範圍第3項所述之SATAII硬碟啟動時序控制 電路，更包括複數點燈單元，各該點燈單元的一端連接 一電源，另一端一對一地連接各該硬碟連接器，當插接 在複數硬碟連接器上之SATAII硬碟被供電而啟動，且 SATAII硬碟的交錯啟動模式被致能時，相對應之該等點 燈單元即被點亮。 7. 依申請專利範圍第4項所述之SATAII硬碟啟動時序控制 電路，其中該點燈單元是一發光二極體電路，其包括一 延遲元件、一發光二極體、一第一電阻及一第二電阻； 15 200813826 電 該延遲元件的一第一端連接硬碟連接器，該發光一 的N極與該延遲元件的一第二端連接，其P極與，極 IP端連接，該第一電阻另一端連接電源:該‘二 阻的一端連接電源，另一端連接該延遲元件的第一瑞。

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