具有自適應(yīng)開機(jī)和冬眠功能的電源管理設(shè)計
加入技術(shù)交流群
1．2 PMU寄存器
PVL：存儲電源有效使能電平，即指示電源VDDC和VDDM的有效使能電平；在手機(jī)初次上電或發(fā)生電源失效后恢復(fù)使用時，此寄存器值可能不正確；每次開機(jī)時，其值由“自適應(yīng)開機(jī)”邏輯來校正；該寄存器值也允許軟件修改。
PCR[1：0]：電源控制寄存器，PCR[0]控制VDDC的使能／關(guān)斷，PCR[1]控制VDDM的使能／關(guān)斷；其值由軟件控制：1為使能，0為關(guān)斷；當(dāng)PCR為“使能”時，PSO輸出PVL指示的電平，否則輸出為高阻狀態(tài)(要求PCB上PSO被拉至“關(guān)斷”狀態(tài))。
PPR[23：0]：常數(shù)寄存器，僅當(dāng)復(fù)位結(jié)束且其值非固定值24h’C5ADA5時由硬件自動寫入該固定值；PPR用于指示電池供電是否正常，當(dāng)電池被拔出或其供電失效時，PMU也失去供電(VDDP無電)，該寄存器值無法保持，當(dāng)VDDP恢復(fù)供電后，PMU根據(jù)此寄存器的值判斷自身狀態(tài)并進(jìn)行必要初始化處理。
PFR[19：0]：軟件可設(shè)的按鍵時間閾值寄存器，其中PFR[19：9]指示開關(guān)機(jī)鍵PSI[0]的按鍵有效時間閾值，PFR[8：0]指示“冬眠”喚醒鍵PSI[1]的按鍵有效時間閾值；達(dá)到閾值按鍵有效；閾值計算公式為(單位：s)：
(PFR+1)x64×CLK周期=(PFR+1)／29
在手機(jī)初次上電或發(fā)生電源失效后恢復(fù)使用時，PFR[19：9]被初始化為2 s，手機(jī)正常開啟后，軟件可寫入合適的閾值，此閾值應(yīng)遠(yuǎn)大于上電后的復(fù)位延遲(一般為20～200 ms)。
PSR[31：0]：數(shù)據(jù)寄存器，軟件在控制SoC進(jìn)入冬眠模式前，可將關(guān)鍵性數(shù)據(jù)(如SDRAM中操作系統(tǒng)的啟動地址)寫入此寄存器，當(dāng)冬眠喚醒時，軟件據(jù)此寄存器值做出相應(yīng)處理。
2 自適應(yīng)開機(jī)功能
本功能是對智能手機(jī)主控芯片內(nèi)部開關(guān)機(jī)控制邏輯的改進(jìn)，通過特殊硬件機(jī)制對外部電源管理芯片(PMIC)的有效開機(jī)電平進(jìn)行自動判別和記憶，使得PMU輸出正確的開機(jī)使能電平。
2．1 功能框圖和接口、構(gòu)件說明
自適應(yīng)開機(jī)功能框圖如圖2所示。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/175786.htm
圖2中，PSIO即前述PSI[0]，為開關(guān)機(jī)鍵輸入；FSM為開關(guān)機(jī)控制有限狀態(tài)機(jī)；CNT[16：0]為按鍵時間計數(shù)器；CMP是比較器。
2．2“自適應(yīng)開機(jī)”過程
初始狀態(tài)：系統(tǒng)處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，除PMU，RTC仍然保持有電外，SoC其他模塊均處于掉電狀態(tài)，具體初始信號如下：
PSIO：開關(guān)機(jī)鍵值保持高，即沒有按下；
CLK：32 kHz時鐘一直有效；
RSTn：系統(tǒng)復(fù)位輸入保持為低，即復(fù)位有效；
PSO：電源使能輸出高阻，即關(guān)機(jī)；
FSM：開關(guān)機(jī)控制有限狀態(tài)機(jī)處于“關(guān)機(jī)”狀態(tài)；
CNT：按鍵時間計數(shù)器保持清零狀態(tài)。
啟動開機(jī)：用戶持續(xù)按下開機(jī)鍵，觸發(fā)硬件邏輯變化，具體信號和狀態(tài)變化如下：
PSIO：開關(guān)機(jī)鍵輸入為低電平，即該鍵按下；
CNT：計數(shù)器開始計數(shù)(每隔一個CLK周期，計數(shù)器加1)；
CMP：比較器在每個CLK周期都將CNT值與{PFR[19：9]，6’b111111}進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果送給FSM；
FSM：當(dāng)收到比較相等的信號，F(xiàn)SM進(jìn)入“開機(jī)嘗試”狀態(tài)，即控制PSO輸出PVL所指示的電平，同時復(fù)位計數(shù)器使之重新開始計數(shù)；
PSO：輸出PVL所指示的電平，即嘗試使能開機(jī)上電；
RSTn：如果PVL所存值正確，上述上電過程成功，手機(jī)正常上電，經(jīng)過復(fù)位延遲后，復(fù)位變?yōu)闊o效idianndiane：按鍵鍵；FSM進(jìn)入“開機(jī)成功”狀態(tài)(等待開關(guān)機(jī)鍵再次按下，然后進(jìn)入“關(guān)機(jī)”狀態(tài))。
初次或異常開機(jī)過程：在手機(jī)初次上電或發(fā)生電源失效后恢復(fù)使用時，PVL寄存器的值可能錯誤；此時開機(jī)過程基本同上，只是FSM進(jìn)入“開機(jī)嘗試”狀態(tài)后，PSO輸出與PMIC期望相反的電平，此后的過程說明如下：
CNT：在FSM進(jìn)入“開機(jī)嘗試”狀態(tài)后，重復(fù)開始計數(shù)；
CMP：當(dāng)按鍵時間第二次達(dá)到閾值，比較器將再次輸出比較相等的信號；
FSM：FSM在“開機(jī)嘗試”狀態(tài)再次收到比較相等的信號，將PVL值取反存入PVL寄存器；
PSO：保持輸出PVL所指示的電平，使能開機(jī)上電；
RSTn：上電過程成功，經(jīng)過復(fù)位延遲后，復(fù)位變?yōu)闊o效idianndiane按鍵鍵；FSM進(jìn)入“開機(jī)成功”狀態(tài)。易知在此異常開機(jī)過程中，用戶需要持續(xù)按住開機(jī)鍵至少兩倍于閾值所定的按鍵時間。以上開關(guān)機(jī)控制有限狀態(tài)機(jī)變化圖如圖3所示。
3 冬眠功能
冬眠(Hibernation)是一種獨特的省電模式。其特點之一是功耗極低近乎關(guān)機(jī)，與關(guān)機(jī)狀態(tài)不同的是在PCB上SDRAM和用于喚醒的部件仍然有電，其中SDRAM處于低功耗的自刷新狀態(tài)；特點之二是快速喚醒，為了保證良好的用戶體驗，系統(tǒng)要從SDRAM快速啟動并快速回到冬眠前的現(xiàn)場。顯然，實現(xiàn)冬眠功能需要SoC(主要是PMIC)、SDRAM和系統(tǒng)PCB上硬件機(jī)制的支持和軟件的配合。
評論