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news 2025/7/3 10:10:12

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和你一起終身學(xué)習(xí)，這里是程序員Android

經(jīng)典好文推薦，通過閱讀本文，您將收獲以下知識點(diǎn):

一、GPIO介紹
二、I2C 總線概括
三、PMIC 概括
四、思考

一、GPIO介紹

GPIO：General Purpose Input Output （通用輸入/輸出）
GPIOs are I/O pins that provide peripheral connections to the MSM? chipset.
GPIOs can be configured as a general purpose I/O pin or alternative functions.
GPIOs can act as an interrupt source.
In a multiprocessor MSM, GPIO pins can be controlled by any master

MSM GPIO 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

二、I2C 總線概括

I2C 是Inter-Integrated Circuit的縮寫，它是一種兩線接口，一條 Serial Data Line (SDA) ，另一條Serial Clock (SCL)。
- 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖：

速率：
普通模式：100kHz；
快速模式：400kHz；
高速模式：1.0MHZ，3.4MHz；
I2C協(xié)議：
SDA傳輸數(shù)據(jù)是大端傳輸，每次傳輸8bit，即一字節(jié)。
支持多主控(multimastering)，任何時間點(diǎn)只能有一個主控。
總線上每個設(shè)備都有自己的一個addr，共7個bit，廣播地址全0.
系統(tǒng)中可能有多個同種芯片，為此addr分為固定部分和可編程部份，細(xì)節(jié)視芯片而定。
空閑狀態(tài)
I2C總線總線的SDA和SCL兩條信號線同時處于高電平時，規(guī)定為總線的空閑狀態(tài)。此時各個器件的輸出級場效應(yīng)管均處在截止?fàn)顟B(tài)，即釋放總線，由兩條信號線各自的上拉電阻把電平拉高。
起始位與停止位的定義：

起始信號：當(dāng)SCL為高期間，SDA由高到低的跳變；啟動信號是一種電平跳變時序信號，而不是一個電平信號。
停止信號：當(dāng)SCL為高期間，SDA由低到高的跳變；停止信號也是一種電平跳變時序信號，而不是一個電平信號。

I2C位傳輸
SDA傳輸數(shù)據(jù)是大端傳輸，每次傳輸8bit，即一字節(jié)。
地址會左移一位加上讀寫位發(fā)出去。注意停止位（master發(fā)送stop）（0：寫；1：讀）。
數(shù)據(jù)傳輸：SCL為高電平時，SDA線若保持穩(wěn)定，那么SDA上是在傳輸數(shù)據(jù)bit；（高電平時候數(shù)據(jù)采樣）若SDA發(fā)生跳變，則用來表示一個會話的開始或結(jié)束。
數(shù)據(jù)改變：SCL為低電平時，SDA線才能改變傳輸?shù)腷it；

I2C應(yīng)答信號：
Master每發(fā)送完8bit數(shù)據(jù)后等待Slave的ACK。
即在第9個clock，若從IC發(fā)ACK，SDA會被拉低。(寫的ACK是0，讀的ACK是1)
若沒有ACK，SDA會被置高，這會引起Master發(fā)生RESTART或STOP流程，如下所示：

兩個實(shí)踐例子
下圖為失敗時i2c波形，由波形可看出主機(jī)端發(fā)送完i2c從端地址0x38后，從端未響應(yīng)。

下面我們再看一下寫成功時候的波形，由波形可看出i2c主機(jī)端發(fā)送從端地址0x38后，從端有ACK, 主機(jī)端繼續(xù)發(fā)送要寫入的寄存器地址0xA5, 從端ACK; 主機(jī)端繼續(xù)發(fā)送寫入寄存器的值0x03, 從端ACK。通信完成。

三、PMIC 概括

PMIC：Power Management IC（電源管理芯片）
包括以下主要功能
1） Input Power Management
2） Output Power Management
3） General Housekeeping
4） User Interfaces
5） IC-level Interfaces
6） PMIC Configurable I/Os
以PM8941為例，框圖如下：

輸入電源管理：
雙充電和電壓保護(hù)（OVP）
快速切換充電路徑
自主充電
反向升壓模塊和效率
反向升壓開關(guān)模式電池充電器（SMBB）架構(gòu)和總結(jié)

SMBB Architecture：

SMBB的結(jié)構(gòu)和特性總結(jié)
快速自動充電路徑切換的雙充電路徑
USB充電的OVP是+30V，充電電壓范圍是4.35~9.5V。
DC充電路徑集成了+15V的OVP，充電電壓范圍是4.5V~9.5V，還可以外擴(kuò)OVP的FET達(dá)到+30V的保護(hù)
完全集成高效的開關(guān)模式充電器
高達(dá)3A的充電電流。
3.2MHz的開關(guān)頻率。
1A時效率90%，2.5A時效率85%。
高電流壓降補(bǔ)償。
升壓電路可提供2A的電流到Vchg
支持USB OTG，HDMI開關(guān)，LED，flash LED。
Output Power Management Content：
輸出包括多路降壓BUCK和LDO供給不同的模塊使用
BUCK電路如原理如下：

圖中，VIN為輸入電壓，VOUT為輸出電壓，L為儲能電感，VD為續(xù)流二極管，C為濾波電容，R1、R2為分壓電阻，經(jīng)分壓后產(chǎn)生誤差反饋信號FB，用以穩(wěn)定輸出電壓和調(diào)輸出電壓的高低。電源開關(guān)管V既可采用N溝道絕緣柵場效應(yīng)管（MOSFET），也可采用P溝道場效應(yīng)管，當(dāng)然也可用NPN型晶體管或PNP型晶體管，實(shí)際應(yīng)用中，一般采用P溝道場效應(yīng)管居多。
降壓式DC／DC變換器的基本工作原理是：V開關(guān)管在控制電路的控制下工作在開關(guān)狀態(tài)。開關(guān)管導(dǎo)通時，VIN電壓經(jīng)開關(guān)管S、D極、儲能電感L和電容C構(gòu)成回路，充電電流不但在C兩端建立直流電壓，而且在儲能電感L上產(chǎn)生左正、右負(fù)的電動勢；開關(guān)管截止期間，由于儲能電感L中的電流不能突變，所以，L通過自感產(chǎn)生右正、左負(fù)的脈沖電壓。于是，L右端正的電壓→濾波電容C一續(xù)流二極管VD→L左端構(gòu)成放電回路，放電電流繼續(xù)在C兩端建立直流電壓，C兩端獲得的直流電壓為負(fù)載供電。因此，降壓式DC／DC變換器產(chǎn)生的輸出電壓不但波紋小，而且開關(guān)管的反峰電壓低。
高通PMU采用同步整流技術(shù),利用導(dǎo)通電阻很低的專用功率MOS管來取代整流二極管，可以降低整流損耗，能大大提高DC/DC的效率。要求MOS管的G極電壓和被整流的電壓相位要同步，所以稱為同步整流。當(dāng)輸出電壓降低時,二極管的正向壓降就變得很重要，因?yàn)檫@個電壓很難降到0.3V以下，會大大影響轉(zhuǎn)換效率。采用導(dǎo)通電阻很低的功率MOS管，在MOS管上損耗的壓降會比二極管小很多，大大提高轉(zhuǎn)換效率。
高通BUCK電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)

LDO是low dropout regulator，意為低壓差線性穩(wěn)壓器，是相對于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器來說的。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器，如78xx系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓高出2v~3V以上，否則就不能正常工作。但是在一些情況下，這樣的條件顯然是太苛刻了，如5v轉(zhuǎn)3.3v,輸入與輸出的壓差只有1.7v，顯然是不滿足條件的。針對這種情況，才有了LDO類的電源轉(zhuǎn)換芯片。具有成本低，噪音低，靜態(tài)電流小，需要的外接元件少等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是效率偏低。LDO的輸入電流基本上是等于輸出電流，效率等于輸出電壓/輸入電壓，如果壓降太大，損耗就很大。
LDO的基本電路如下：該電路由串聯(lián)調(diào)整管VT、取樣電阻R1和R2、比較放大器A組成。取樣電壓加在比較器A的同相輸入端，與加在反相輸入端的基準(zhǔn)電壓Uref相比較，兩者的差值經(jīng)放大器A放大后，控制串聯(lián)調(diào)整管的壓降，從而穩(wěn)定輸出電壓。當(dāng)輸出電壓Uout降低時，基準(zhǔn)電壓與取樣電壓的差值增加，比較放大器輸出的驅(qū)動電流增加，串聯(lián)調(diào)整管壓降減小，從而使輸出電壓升高。相反，若輸出電壓Uout超過所需要的設(shè)定值，比較放大器輸出的前驅(qū)動電流減小，從而使輸出電壓降低。