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。
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最新的移動計算技術。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:
VCC_BATT | 3.0V |
VCC_IO | 3.3V |
VCC_LCD | 3.3V |
VCC_MEM | 3.3V |
VCC_USB | 3.3V |
VCC_SRAM | 1.1V |
VCC_CORE | 0.8—1.45V |
VCC_PLL | 1.3V |
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。我們的平臺要求最大可以運行在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,而且最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,最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。最終選擇了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。如果最后實在不好拿貨,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輸出的電流最大。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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