exynos 4412 電源管理晶片PMIC 的配置及使用方法，exynospmic

exynos 4412 電源管理晶片PMIC 的配置及使用方法，exynospmic
/********************************************************************************* @author    Maoxiao Hu* @version   V1.0.0* @date       Feb-2015******************************************************************************* < COPYRIGHT 2015 ISE of SHANDONG UNIVERSITY >********************************************************************************/本文會不時完善和糾正一些小錯誤，務必請到 http://www.cnblogs.com/humaoxiao 參考最新版本。 開發板：迅為4412精英版。uboot：uboot-2014-10。PMIC：SAMSUNG S5M8767A         在移植新版u-boot的時候，上網搜電源管理晶片的使用方法資料，發現幾乎沒有，就算是datasheet也很難下載得到，不知是何原因？我只能理解成這部分知識比較簡單，沒人願意寫吧。但記錄一下原理和使用方法做為備忘，總歸沒有什麼壞處。另外仍然需要提前聲明的是，這裡只提供官方手冊推薦的配置方法，自由玩法不保證可行及穩定性。一、概覽LDO和BUCK的概念：請參考《嵌入式電路中的BUCK VS LDO》。S5M8767A有9路BUCK和28路LDO，暫且可以當成共有37路供電電路。這37路供電電路最低可以使用6.25mV的步進電壓，多達60多個電壓檔位可以做到對輸出電壓的精確控制。另外S5M8767A還有一個硬體RTC，可以在有外部電池供電的情況下儲存時鐘資訊。二、PMIC與uboot的關係        uboot按模組初始化硬體，有其自己的代碼順序，這就要求PMIC在特定的時間點給特定的硬體提前提供電源，以供uboot進行初始化配置。否則uboot的執行必然失敗，例如PMIC需要在eMMC初始化前對其兩路電源進行供電。另外PMIC的初始化時間在uboot裡有其預設的時間點，但是這個時間點還是與核心板與底板的實際電路密切相關的，需要根據實際需要提前或延後。2.0 PMIC中BUCK與LDO的分類PMIC中的BUCK和LDO都大概可以分成兩種：一種是PMIC上電即可直接輸出電壓的BUCK和LDO。另一種是PMIC上電不輸出電壓，需要使用i2c對PMIC配置後才可輸出電壓的BUCK和LDO。2.1 PMIC與DDR的關係對於4412來講，DDR的初始化是在BL2中進行的，這時如果使用彙編初始化硬體i2c來對PMIC進行配置個人感覺沒有什麼意義，所以DDR的電源需要串連到PMIC的預設ON的BUCK上，即PMIC上電即可直接輸出電壓的BUCK，不需代碼配置。S5M8767A推薦使用BUCK5做為DDR的電源，但是，BUCK5這裡的預設輸出是1.2V，DDR需要的是標準1.5V，問題出在哪裡？三星早就替我們考慮好了這個問題，為了適配不同類型的DDR，BUCK5可以通過K9 K10兩個引腳的電平搭配，輸出四種預設電壓：  在這裡，迅為的開發板是這樣設定的：  這樣一來，B5S1:B5S2 = 1:0 即BUCK5輸出1.5V電壓，正好與DDR的需求相吻合。 2.2 PMIC與4412主晶片的關係        給ARM核芯提供電壓的是PMIC的BUCK2，BUCK2也是預設ON的，預設輸出1.1V。經過查閱4412 spec後，需要注意的是，在1.1V電壓下，給ARM核心提供時鐘的APLL最大隻能輸出1000MHz，即剛上電時如果不設定PMIC，ARM核心只能工作在1000MHz，無法使用最高頻率1.4GHz。 三、PMIC的設定方法3.1 通訊協定        S5M8767A使用I2C協議與4412進行通訊，從機地址分為兩部分，PM（Power Manager）和RTC，也就是說PM和RTC的寄存器地址是分開的，可以看作兩個單獨晶片。 3.2 舉例        以BUCK1舉例說明寄存器設定方法，其它BUCK和LDO基本類似，需要時認真閱讀手冊即可：BUCK1有兩個8位控制寄存器，          CTRL1的低6位可以按照預設值設定即可，高兩位需要解釋一下，00和1x的意思就不需解釋了，01的意思是 BUCK1的開關由PWREN外部引腳控制，而這個PWREN引腳一般與4412的XPWRRGTON引腳串連在一起，這個XPWRRGTON是由CPU自動控制的，CPU處於休眠狀態此腳為低，工作狀態此腳為高，就是說CPU一旦退出休眠狀態，PMIC就會給所有受PWREN控制的BUCK & LDO上電。          CTRL2就是控制BUCK2輸出電壓的，6.25mV的步進值，需要多少電壓自行計算然後寫入即可。四、引用高手的PMIC技術貼原載於：《什麼是PMU》－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－引用開始－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－什麼是PMU（PMIC）        PMU（power management unit）就是電源管理單元，一種高整合的、針對攜帶型應用的電源管理方案，即將傳統分立的若干類電源管理晶片，如低壓差線性穩壓器(LDO)、直流直流轉換器(DC/DC)，但現在它們都被整合到手機的電源管理單元(PMU)中，這樣可實現更高的電源轉換效率和更低功耗，及更少的組件數以適應縮小的板級空間，成本更低。        PMU作為消費電子（手機、MP4、GPS、PDA等）特定主晶片配套的電源管理整合單元，能提供主晶片所需要的、所有的、多檔次而各不相同電壓的電源，同電壓的能源供給不同的手機工作單元，像處理器、射頻器件、相機模組等，使這些單元能夠正常工作。按主晶片需要而整合了電源管理，充電控制，開關機控制電路。包括自適應的USB-Compatible的PWM充電器，多路直流直流轉換器(BuckDC-DCconverter)，多路線性穩壓器(LDO)，Charge Pump，RTC電路，馬達驅動電路，LCD背光燈驅動電路，鍵盤背光燈驅動電路，鍵盤控制器，電壓/電流/溫度等多路12-BitADC，以及多路可配置的GPIO。此外還整合了過/欠壓(OVP/UVP)、過溫(OTP)、過流(OCP)等保護電路。進階的PMU可以在USB以及外部交流適配器、鋰電池和應用系統負載之間安全透明的分配電能。動態電源路徑管理 (DPPM) 在系統和電池充電之間共用交流適配器電流，並在系統負載上升時自動減少充電電流。調整充電電流和系統電流分配關係，最大程度保證系統的正常工作，當通過 USB 連接埠充電時，如果輸入電壓降至防止 USB 連接埠崩潰的閾值以下，則基於輸入電壓的動態電源管理 (IDPM) 便減少輸入電流。當適配器無法提供峰值系統電流時，電源路徑架構還允許電池補償這類系統電流要求。
       LDO是利用較低的工作壓差，通過負反饋調整輸出電壓使之保持不變的穩壓器件。壓差小的話用LDO，帶可關斷功能便於電源管理。壓差大的還是用DC-DC效率高。       按照系統需要能提供多種電壓的電源，這些電壓是電壓調整所需的，另外這些電源還可以與功能同步開、關這些供電電壓，以支援電壓域切換。       PMU一般是和主晶片綁定定製的。因為它要配合CPU的上電時序。某些電壓的上電順序和之間的時間間隔有先後關係和時間要求。這個是掩模好的。PMU其實是帶有掩模程式的專用電源控制器。要32.768KHZ的晶體和19.2M的晶體.待機狀態是32.768KHZ的晶體工作，正常工作是19.2M的主晶體工作。       靠上電池後PMIC進入待機狀態，PMU由32.768KHZ的晶體提供時鐘，按POWER按鍵觸發開機後，按照定製的開機順序將對應的LDO,DC-DC開啟，19.2M的主時鐘工作，CPU電源正常後，輸出設定給CPU，輸出複位訊號給CPU，釋放複位訊號，CPU開始啟動。CPU輸出PS_HOLD訊號將PMIC的狀態處於工作狀態。（關機的時候CPU將PS_HOLD拉低電，PMIC關閉進入關機狀態）       CPU工作正常後，可以通過I2C介面對PMIC的各個模組進行控制。比如系統變頻的時候，不同的工作頻率要調整core電壓到對應的電壓。RTC時間的設定和ALARM的時鐘。同時PMIC可以將例外狀況事件產生中斷訊號給CPU，CPU再進行中斷處理。       PMIC的電源越多，對系統的模組供電就越細，各個模組的電源受牽連就小，所以就越省電。－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－引用結束－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－參考資料：[1] SEC_S5M8767A01-6070_Data Sheet_Ver.0.10.00_Preliminary.pdf[2] DS_K4B2G1646Q-BC_Rev103.pdf[3] SEC_Exynos 4412 SCP.pdf