固态硬盘电源测试供电控制装置、方法和存储介质

技术领域

本发明涉及固态硬盘测试技术，具体为用于固态硬盘电源测试的供电控制装置、方法和存储介质。

背景技术

固态硬盘作为计算机领域的重要组成部分，近年来发展的趋势与速度越来越快。固态硬盘的形态也根据工业领域的需求，变得多种多样。有Add-in-Card形态的固态硬盘，有2.5英寸的固态硬盘，有M.2形态的固态硬盘，有U.2形态的固态硬盘还有E1.x/E3.x形态的固态硬盘。以上不同形态的固态硬盘，其供电要求会完全不一样。比如：Add-in-Card形态的固态硬盘，规范定义的是12V供电；SATA 2.5英寸固态硬盘是5V供电；SAS2.5英寸固态硬盘是5V/12V供电；PCIe M.2形态固态硬盘是3.3V供电；PCIe U.2形态固态硬盘是12V供电；PCIe E1.x/E3.x固态硬盘是12V供电等等。

传统固态硬盘电源测试供电控制方式包括如下：

第一种固态硬盘电源测试供电控制，参见附图6所示，采用外部直流供电电源供电，采用继电器和外加继电器通道板的方式。通过继电器来导通或切断对固态硬盘的供电。这种方法实现简单，成本低。但是局限性很大。因为继电器只能起到控制串联电路供电通断的作用，无法实现电压的调节。虽然外部直流电源可以通过手动可变电阻反馈的方式调节电压，但是这种人工调节可变电阻的方式叠加继电器控制，无法实现高效自动化运行测试模式。只适用于简单的实验室验证。还有就是，所有的被测固态硬盘都是通过一个供电电源，无法实现不同电压需求的固态硬盘混测。另外，这种方式无法实现更高级的电源测试功能需求。

第二种固态硬盘电源测试供电控制，参见附图7所示，采用可编程供电电源来实现，但是这种方法也需要搭配继电器控制模块来实现。因为可编程供电电源功率都比较大，一个可编程供电电源需要同时供给多个固态硬盘测试才比较经济。所以多个固态硬盘在做电压拉偏测试的时候，需要同时进行，无法独立进行。所以测试实现的灵活性比较差。

第三种固态硬盘电源测试供电控制，参见附图8所示，采用可编程直流电源分别对固态硬盘独立供电，测试主机分别和多个可编程直流电源通讯，可编程直流电源收到指令后，按照测试主机的要求，输出对应的电压共给固态被测试固态硬盘。这种方法虽然可以实现固态硬盘的独立电压控制，但是每一个可编程直流电源的体积巨大，无法进行高密度集成。还有就是可编程直流电源的成本非常高，这种办法无法大规模部署。

发明内容

为克服上述背景技术中统固态硬盘电源测试方式存在的缺点，本发明的目的在于提供用于固态硬盘电源测试的供电控制装置，根据协议类型同时对不同的固态硬盘进行电源测试。

为了达到以上目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明的第一方面，提供固态硬盘电源测试供电控制装置，包括：

FPGA模块，所述FPGA模块同时和一个或多个固态硬盘通讯连接，用于获取所述固态硬盘的协议信号，并根据所述协议信号确定对应的协议类型，根据所述协议类型获取对应的输出电压；所述FPGA模块和测试主机通讯连接，且测试主机中运行有至少一种测试脚本，所述FPGA模块用于获取所述测试脚本中的电源测试程序，并基于所述电源测试程序生成电源测试信号；

电源输出模块，所述电源输出模块用于按照所述输出电压对对应的固态硬盘供电；同时，所测试脚本中的电源测试程序对固态硬盘进行电源测试；

A/D转换器，所述A/D转换器一端连接FPGA模块，另一端连接电源输出模块，用于采集电源测试过程中固态硬盘的实时电压,并将所述实时电压发送给FPGA模块；

D/A控制器，所述D/A控制器一端连接FPGA模块，另一端连接电源输出模块，用于获取FPGA模块发出的实时电压，并根据所述实时电压对输出电压波形控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：FPGA模块通过协议类型对不同的固态硬盘进行按需供电，来同时满足多类型固态硬盘的电源测试，提高了测试效率；通过采集电源测试过程中固态硬盘的实时电压，并根据实时电压实现对固态硬盘输出电压波形控制，通过对输出电压波形的平滑控制，可以得到理想的上电波形，下电波形和任意电压波形，实现更高级的电源测试功能需求，例如:可变上电斜率控制，可变下电斜率控制，精确时序通断电控制等等高级功能；通过对输出电压波形的控制可以保证固态硬盘在电源测试过程中电压的稳定性，使得测试结果更为多样和准确。

在一些可能的实施方式中，所述协议信号包括协议的带内信号或带外信号中的一种或几种。

在一些可能的实施方式中，所述带外信号包括GPIO电平检测信号、电压/电流采样信号、复位信号、休眠信号、掉电信号、时钟信号和UART信号中的一种或几种。

在一些可能的实施方式中，所述输出电压波形控制的采用的公式如下：

y＝f(x)；

其中，x表示电源输出模块对固态硬盘上电和下电过程中的供电时间；a表示固态硬盘上电的实时电压；b表示固态硬盘下电的实时电压；y表示输出电压幅值V；f(x)表示输出电压V的波形。

在一些可能的实施方式中，所述FPGA模块和所述测试主机通过USB 3.0接口连接。

本发明的第二发明，提供用于固态硬盘电源测试的供电控制方法，应用于上述的用于固态硬盘电源测试的供电控制装置，具体包括如下步骤：

加载测试主机中的测试脚本，并根据所述测试脚本中的电源测试程序生成电源测试信号；

根据所述电源测试信号获取多个固态硬盘的协议信号；

基于所述协议信号确定对应的协议类型；

根据所述协议类型获取对应的输出电压；

按照所述输出电压对对应的固态硬盘供电，并加载所述电源测试程序对固态硬盘进行电源测试；

采集电源测试过程中固态硬盘的实时电压；

根据所述实时电压对输出电压波形控制。

在一些可能的实施方式中，所述协议信号包括协议的带内信号或带外信号中的一种或几种。

在一些可能的实施方式中，所述带外信号包括GPIO电平检测信号、电压/电流采样信号、复位信号、休眠信号、掉电信号、时钟信号和UART信号中的一种或几种。

在一些可能的实施方式中，所述输出电压波形控制的采用的公式如下：

y＝f(x)；

其中，x表示电源输出模块对固态硬盘上电和下电过程中的供电时间,a表示固态硬盘上电的实时电压；b表示固态硬盘下电的实时电压；y表示输出电压幅值V；f(x)表示输出电压V的波形。

本发明的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于FPGA的用于固态硬盘电源测试的供电控制方法的步骤。

附图说明

图1为本发明实施例1中用于固态硬盘电源测试的供电控制装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1中输出电压V从小到大的波形示意图一；

图3为本发明实施例1中输出电压V从大到小的波形示意图二；

图4为本发明实施例1中输出电压V经积分后的波形示意图三；

图5为本发明实施例2中用于固态硬盘电源测试的供电控制方法的步骤流程图；

图6为本发明背景技术中第一种固态硬盘电源测试供电控制的结构示意图；

图7为本发明背景技术中第二种固态硬盘电源测试供电控制的结构示意图；

图8为本发明背景技术中第三种固态硬盘电源测试供电控制的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见附图1所示，本实施例中提供的用于固态硬盘电源测试的供电控制装置，包括：

FPGA模块，所述FPGA模块同时和一个或多个固态硬盘通讯连接，用于获取所述固态硬盘的协议信号，并根据所述协议信号确定对应的协议类型，根据所述协议类型获取对应的输出电压；所述FPGA模块和测试主机通讯连接，且测试主机中运行有至少一种测试脚本，所述FPGA模块用于获取所述测试脚本中的电源测试程序，并基于所述电源测试程序生成电源测试信号；

电源输出模块，所述电源输出模块用于按照所述输出电压对对应的固态硬盘供电；同时，所测试脚本中的电源测试程序对固态硬盘进行电源测试；

A/D转换器，所述A/D转换器一端连接FPGA模块，另一端连接电源输出模块，用于采集电源测试过程中固态硬盘的实时电压,并将所述实时电压发送给FPGA模块；

D/A控制器，所述D/A控制器一端连接FPGA模块，另一端连接电源输出模块，用于获取FPGA模块发出的实时电压，并根据所述实时电压对输出电压波形控制。

FPGA模块通过协议类型对不同的固态硬盘进行按需供电，来同时满足多类型固态硬盘的电源测试，提高了测试效率；通过采集电源测试过程中固态硬盘的实时电压，并根据实时电压实现对固态硬盘输出电压波形控制，通过对输出电压波形的平滑控制，可以得到理想的上电波形，下电波形和任意电压波形，实现更高级的电源测试功能需求，例如:可变上电斜率控制，可变下电斜率控制，精确时序通断电控制等等高级功能；通过对输出电压波形的控制可以保证固态硬盘在电源测试过程中电压的稳定性，使得测试结果更为多样和准确。

该固态硬盘电源测试供电控制装置可以兼容市场上所有固态硬盘的电源测试需求，包括SATA固态硬盘，SAS固态硬盘，PCIe Add-in-card固态硬盘，PCIe M.2固态硬盘，PCIe U.2固态硬盘以及PCIe E1.x/E3.x固态硬盘。其中SATA固态硬盘需要5V的电源测试需求，SAS固态硬盘需要12V/5V双电压的测试需求，PCIe Add-in-card固态硬盘需要12V电源测试需求，PCIe M.2固态硬盘需要3.3V电源测试需求，PCIe U.2固态硬盘需要12V电源测试需求，PCIe E1.x/E3.x固态硬盘需要12V电源测试需求。改电源控制模块可以实现2个独立供电通道，可以满足SAS这种双电压的固态硬盘测试需求，也可以同时带两个单独供电的固态硬盘进行测试。每个通道可以实现0V–15V可调节供电输出，调节精度为0.25mV，可以满足所有市场上所有固态硬盘测试电压范围的要求。

电流采样范围设置为0-5A，采样分辨率设置为75uA；电压采样范围设置为0-15V，采样分辨率设置为0.25mV，可以满足所有品类固态硬盘测的功耗采样需求和采样精度的要求。

可以实现高速电压电流采样，可以按照40MSPS的采样速度，连续记录20s的波形曲线、以及可编程正弦波电压输出，正弦波频率为DC-12.5KHz,正弦波幅值为0v-2v等高级电源测试功能。

在一些实施方式中，所述协议信号包括协议的带内信号或带外信号中的一种或几种。例如SATA、SAS和NVMe三种协议的带内和带外信号如下：

SATA的带内信号具体如下：SATA Tx+(发送正级信号0),SATA Tx-(发送负级信号0),SATA Rx+(接收正级信号0).SATA Rx-(接收负级信号0)

SAS的带内信号具体如下：SAS Tx0+(发送正级信号0),SAS_Tx0-(发送负级信号0),SAS_Rx0+(接收正级信号0),SAS_Rx0-(接收负级信号0),SAS Tx1+(发送正级信号1),SAS_Tx1-(发送负级信号1),SAS Rx1+(接收正级信号1),SAS_Rx1-(接收负级信号1)

NVMe的带内信号具体如下：PCIe RefClk+(参考时钟正级信号),PCIe RefClk-(参考时钟负级信号),PCIe Tx0+(发送正级信号0),PCIe_Tx0-(发送负级信号0),PCIe_Rx0+(接收正级信号0),PCIe_Rx0-(接收负级信号0),PCIe Tx1+(发送正级信号1),PCIe Tx1-(发送负级信号1),PCIe Rx1+(接收正级信号1),PCIe_Rx1-(接收负级信号1),PCIe Tx2+(发送正级信号2),PCIe_Tx2-(发送负级信号2),PCIe_Rx2+(接收正级信号2),PCIe_Rx2-(接收负级信号2),PCIe Tx3+(发送正级信号2),PCIe Tx3-(发送负级信号3),PCIe Rx3+(接收正级信号3),PCIe_Rx3-(接收负级信号3)

SATA的带外信号具体如下：Devslp(深度休眠控制),Activity(工作指示信号)

SAS的带外信号具体如下：Power Disable(电源关闭)，DAS(设备工作指示)

NVMe的带外信号具体如下：PERST(硬件复位信号),IfDet(接口检测),CLKREQ(时钟开启关闭控制),SMBus Clock(系统管理总线时钟)，SMBus Data(系统管理总线数据),DualPortEn(双端口使能)

由于SATA、SAS和NVMe三种协议的带内和带外信号存在明显差异，因此可以基于信号差异识别不同协议类型。例如，SATA和SAS没有硬件复位信号，而NVMe有硬件复位信号；SATA和SAS的低功耗分为Partial/Slumber，而NVMe的低功耗分为L1.1/L1.2。SATA没有时钟控制而NVMe有时钟控制；SATA和SAS没有双端口使能控制，而NVMe有双端口使能控制；SATA和SAS没有SMBus“系统管理总线”，而NVMe有系统管理总线。

在一些实施方式中，所述带外信号包括GPIO电平检测信号、电压/电流采样信号、复位信号、休眠信号、掉电信号、时钟信号和UART信号中的一种或几种。

在一些实施方式中，所述输出电压波形控制的采用的公式如下：

y＝f(x)；

其中，x表示电源输出模块对固态硬盘上电和下电过程中的供电时间；a表示固态硬盘上电的实时电压；b表示固态硬盘下电的实时电压；y表示输出电压幅值V；f(x)表示输出电压波形。

参见附图2至附图3所示，x表示电源输出模块对固态硬盘上电和下电过程中的供电时间T

参见附图4所示，通过上述对输出电压V波形的平滑控制，可以得到理想的上电波形，下电波形和任意电压波形，实现更高级的电源测试功能需求，例如:可变上电斜率控制，可变下电斜率控制，精确时序通断电控制等等高级功能；通过对输出电压V的波形的控制可以保证固态硬盘在电源测试过程中电压的稳定性，使得测试结果更为多样和准确。

在一些实施方式中，所述FPGA模块和所述测试主机通过USB 3.0接口连接。

实施例2提供用于固态硬盘电源测试的供电控制方法，应用于上述的用于固态硬盘电源测试的供电控制装置，参见附图5所示，具体包括如下步骤：

S1：加载测试主机中的测试脚本，并根据所述测试脚本中的电源测试程序生成电源测试信号；

S2：根据所述电源测试信号获取多个固态硬盘的协议信号；

S3：基于所述协议信号确定对应的协议类型；

S4：根据所述协议类型获取对应的输出电压；

S5：按照所述输出电压对对应的固态硬盘供电，并加载所述电源测试程序对固态硬盘进行电源测试；

S6：采集电源测试过程中固态硬盘的实时电压；

S7：根据所述实时电压对输出电压波形控制。

在一些实施方式中，所述协议信号包括协议的带内信号或带外信号中的一种或几种。

在一些实施方式中，所述带外信号包括GPIO电平检测信号、电压/电流采样信号、复位信号、休眠信号、掉电信号、时钟信号和UART信号中的一种或几种。

在一些实施方式中，所述输出电压波形控制的采用的公式如下：

y＝f(x)；

其中，x表示电源输出模块对固态硬盘上电和下电过程中的供电时间,a表示固态硬盘上电的实时电压；b表示固态硬盘下电的实时电压；y表示输出电压幅值V；f(x)表示输出电压波形。

实施例3提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述用于固态硬盘电源测试的供电控制方法的步骤。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。