深入剖析LM87：硬件监控的得力助手

在硬件设计领域，对于服务器、个人电脑等系统的硬件监控至关重要。TI公司的LM87芯片就是这样一款高度集成的数据采集系统，为硬件监控提供了强大的支持。下面我们就来详细了解一下LM87的特点、规格、功能及使用方法。

文件下载：LM87CIMT.pdf

一、LM87的特性亮点

1. 温度与电压监测

LM87具备远程二极管温度传感功能，有2个通道可用于监测外部温度。同时，它拥有8个正电压输入，搭配缩放电阻，能直接监测 +5 V、+12 V、+3.3 V、+2.5 V、Vccp 等电源。这种多通道的设计，使得它能够全面监测系统中的各种电源电压和温度情况。

2. 风扇控制与监测

它有2个输入可选择用于风扇速度或电压监测，并且配备8位DAC输出，可用于控制风扇速度。这意味着我们可以根据系统的温度情况，灵活地调整风扇的转速，从而实现有效的散热控制。

3. 其他功能

还具备机箱入侵检测器输入、WATCHDOG功能，可对所有监测值进行比较。同时，它支持SMBus™或I2C串行总线接口，方便与其他设备进行通信。此外，芯片上还有温度传感器，能实时监测自身温度。

二、关键规格参数

1. 监测误差

电压监测误差最大为±2 %，外部温度误差最大为±4 °C，内部温度误差在 -40 °C 到 +125 °C 范围内典型值为±3 °C。这些误差范围保证了监测数据的准确性，为系统的稳定运行提供了可靠的依据。

2. 电源与分辨率

电源电压范围为2.8到3.8 V，典型供电电流为0.7 mA，较为节能。ADC和DAC分辨率均为8位，温度分辨率为1.0 °C，能够满足大多数应用场景的需求。

三、引脚描述

LM87共有24个引脚，每个引脚都有其特定的功能。例如，ADD/NTEST_OUT引脚通常作为三态输入，控制串行总线地址的两个最低有效位；THERM#引脚可作为温度中断的开漏输出或风扇控制的中断输入；SMBData和SMBCLK引脚用于串行总线的数据和时钟传输等。了解这些引脚的功能，对于正确使用LM87至关重要。

四、电气特性

1. 直流特性

在电源供应方面，正常模式下的供应电流典型值为0.7 mA，最大为2.0 mA。温度到数字转换器特性方面，使用内部二极管时温度误差典型值为±3 °C，使用远程奔腾二极管和远程2N3904传感器时也有相应的误差范围。ADC输入特性包括输入电阻、直流输入电流等参数，DAC特性则涉及分辨率、误差、输出负载电阻和电容等。

2. 交流特性

串行总线的时钟周期、上升时间、下降时间等都有明确的规格要求。例如，SMBCLK时钟周期最小为2.5 μs，SMBCLK和SMBData的上升时间最大为1 μs，下降时间最大为300 ns。这些参数确保了串行总线通信的稳定性和可靠性。

五、功能描述

1. 总体功能

LM87集成了7个模拟输入、内部温度传感器、两个远程温度传感通道、Delta - Sigma ADC、DAC输出、2个风扇速度计数器、WATCHDOG寄存器等。它通过两线SMBus™串行总线接口，实现对个人计算机的电源、温度、风扇控制和监测。

2. 模拟输入与转换

模拟输入可用于监测计算机中的多种电源，内部电阻分压器将外部电源电压缩放至3/4标称ADC输出。ADC会持续将缩放后的输入转换为8位数字字，内部和外部温度也会转换为8位二进制补码数字字，LSB为1 °C。

3. 风扇控制与监测

风扇输入通过测量风扇转速计脉冲的周期来监测风扇速度，8位DAC可用于控制风扇速度。同时，LM87内部有多个寄存器，如配置寄存器、通道模式寄存器、中断状态寄存器等，用于控制和配置芯片的各项功能。

4. 中断与监测

当测量值违反编程限制时，LM87会在中断状态寄存器中设置相应的中断。硬件中断线INT#可对每个中断源进行单独屏蔽，THERM#用于信号温度特定事件。机箱入侵输入可接受外部电路的高电平信号，当机箱被打开时激活并锁存。

六、使用方法

1. 上电操作

上电时，LM87会对部分寄存器进行“上电复位”。大多数应用中，上电后的首要操作是将WATCHDOG限制写入Value RAM。

2. 复位操作

除了编程的DAC输出外，所有寄存器值可通过将RESET#输入拉低至少TBD ns或进行配置寄存器初始化，恢复到“上电”默认值。配置寄存器初始化可通过将配置寄存器1的第7位设置为高来完成。

3. 串行总线通信

LM87作为从设备，通过SMBData、SMBCLK和ADD引脚进行串行总线通信。写入操作包括LM87串行总线接口地址字节、内部地址寄存器字节和数据字节；读取操作根据内部地址寄存器的状态有不同的方式。

综上所述，LM87是一款功能强大、性能可靠的硬件监控芯片，在服务器、工作站、PC等领域有着广泛的应用前景。各位电子工程师在设计相关系统时，不妨考虑一下这款芯片，相信它会为你的设计带来更多的便利和优势。你在使用类似芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。