PXA270嵌入式系統設計一：電源管理部分
時間：2016-12-09作者：華清遠見
近計劃針對我們華清遠見的教學開發一套PXA270系統，我把我的一些軟、硬件開發過程記錄下來和大家一起分享、討論。有好的建議大家一定要及時交流，lht@farsight.com.cn 平臺硬件功能要求：32M/64M nor flash、64M sdram、10M/100M自適應網口、串口、SD卡接口、USB主從口、實時時鐘、4*4掃描鍵盤、I2C的e2rom、蜂鳴器、A/D、CAN總線接口、VGA接口、數字液晶接口、音頻接口、電源管理等功能。 平臺嵌入式操作系統要求： 1、linux：版本2.6.23 并可以運行google的android手機操作系統 2、Wince：6.0 電路板開發工具：capture CIS+Allegro 下面就開始我們的項目了。做硬件設計，首先考慮的是電源設計，所以今天討論的主題就是PXA270電源電路設計。 Intel Xscale PXA270處理器是一個高度集成的SOC，并且針對電池供電的手持設備如PDA、3G手機等的應用做了優化，是希望以較低的功耗完成計算和多媒體應用的產品的理想選擇。 它集成了豐富的“ 片內外設”，并專為無線應用包含了Intel新的移動計算技術。主頻在13～624 MHz內調節，為大多數移動應用提供足夠的性能。 系統中這些包括音頻功放、USB、LCD、MMC卡等不同的應用模塊都要求不同功率級別的穩壓源。電源管理指如何將電源有效分配給系統的不同組件，即負責整機的電源供給及供電管理調度。 PXA270的電源管理部分比較復雜。這里先討論和硬件設計相關部分。 一、PXA270的電壓需求及電流需求
圖1.1 典型電源電路 可以看出處理器需要外部提供的低電壓有VCC_(CORE，PLL,SRAM)，高電壓有VCC_(IO、MEM、LCD、BB、USB、USIM)。并且外部電源管理芯片還提供了nVDD_FAULT和nBATT_FALT信號（這兩個信號主要用于向處理器報告電源異常），而且可以接受處理器發出的SYS_EN和PWR_EN信號（這兩個信號主要用于控制電源管理芯片的電壓輸出，以達到在睡眠模式下節電的目的）。 表1.1 電壓需求
本系統中VCC_BB和VCC_USIM不用，其它電壓確定為：
表1.2 VCC_CORE電流需求
VCC_CORE 的電流受平臺硬件配置和所運行的系統軟件和應用的影響比較大,且和設定的工作頻率相關。我們的平臺要求大可以運行在520M左右，那VCC_CORE要求至少可以提供1.45V及689mA左右的電流。 表1.3 其它電流需求
二、選擇合適的電源管理芯片 從上面的要求可以看到PXA270需要多種電壓，而且好能夠匹配它的電源管理功能。電源芯片選擇方案上來看主要有兩種：1、分立元件 2、集成度高的電源管理芯片。 分立元件 指每個電壓都單獨特定的一個芯片來提供，優點是設計簡單、價格也相對便宜；缺點是集成度低，占用pcb面積大、不易管理控制。 專用的電源管理芯片 指一個芯片可以提供PXA270所需的多路電壓，并且提供管理功能，如：電壓的動態調節，電壓監測、開關控制等；缺點：性能復雜一些，設計難度稍大、價格也相對高一些，還有有些芯片在市場上不太好買。 經過比較，終還是決定使用電源管理芯片（做嵌入式嘛，就是要不怕困難的精神，何況還有參考電路呢）。 目前，我知道的在PXA270上使用的比較成熟的電源管理芯片有兩款，TI的tps65020和美信的MAX1856CETM。這兩款芯片和PXA270連接的參考原理圖手頭上都有，價格差別也不大。終選擇了MAX1856CETM，主要還是考慮我有它的Allegro封裝（有的時候理由就是這么簡單）。 還有個問題，MAX1856CETM和tps65020目前北京都沒貨，得從深圳拿。目前還是選MAX1856CETM吧，畢竟有的開發板上用的就是它。如果后實在不好拿貨，再換別的方案。 MAX1856有AETM、BETM、CETM，3個功能、封裝兼容的芯片。只是MAX1856CETM輸出的電流大。有個朋友用的是MAX1856A（這個要好買些），但說有時比較容易燒。參照表1.4及表1.2和表1.3，可以分析出之所以MAX1856A容易燒，是因為VCC_CORE 需求的電流很容易就超出MAX1586A所能提供的500mA。所以選擇MAX1856C。 表1.4
關于MAX1586電源的功率還可以參考下面幾個圖：
可見VCC_IO是滿足的。 VCC_PLL VCC_SRAM的功率差不多，我想既然開發能正常用，所以這幾個電壓應該也是滿足的。 三、MAX1856CETM的接線及功能分析
圖1.2 MAX1856CETM和PXA270接線圖 對本系統而言,由于采用的是外接電源的方式，所以不考慮電池充放電路的管理。圖1.2是接線圖，采用的是優龍開發板提供的參考圖。由圖可見，MAX1856C提供PXA270所需要的所有電壓，圖中： VCC_CORE: 0.7----1.475V V，復位時1.3V VCC_PLL:1.3V VCC_SRAM:1.1V VCC_BATT:3.0V BTBT_IN:3.0V 需要注意的是BKBT_IN一定要有，不然系統啟動不了。不接它的話jtag一復位系統的3.3V就會丟失，jtag連接就會斷掉（這是一個朋友的經驗，目前沒分析出來原因）。 PWR_EN: 可以控制電壓輸出3、4、5的開關 SYS_EN: 可以控制電壓輸出1、6的開關 VCC_BAT: 不受控制，一直有 PWR_SCL和PWR_SDA：I2C輸入口，可以用來控制VCC_CORE的電壓（0.7—1.475V） 電源管理部分就到這了，后面要考慮“時鐘部分”的設計了。
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