基于S3C2440的手持式產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)
毛澤西
1.概述
S3C2440是一款A(yù)RM920T核的32位低功耗嵌入式處理器,主頻400MHz，并集成了LCD控制器、觸摸屏控制器、USB、紅外接口、SD存儲卡接口、AC97數(shù)字音頻接口等手持式產(chǎn)品必備的功能模塊，其電源管理功能，能對核心模塊和各接口功能模塊的供電電源分別管理，并具有系統(tǒng)休眠和喚醒功能，為應(yīng)用系統(tǒng)最大限度地降低功耗提供了完備的硬件條件。
2.硬件框圖
3.硬件設(shè)計(jì)
3.1鋰電池充電
鋰電池充電部分由研諾邏輯科技有限公司的AAT3681完成。
AAT3681是一款專用鋰電池充電器集成電路，電源可直接由直流電源或 USB 端口輸入，輸入電壓范圍為 4.0V 至 6.5V，充電輸入恒定電流可以調(diào)整至高達(dá) 300mA，從而實(shí)現(xiàn)迅速充電。AAT3681 有一個充電狀態(tài)監(jiān)控輸出腳，能夠直接點(diǎn)亮一個發(fā)光二級管來顯示電池的充電狀態(tài)。其內(nèi)部具有保護(hù)電路，一旦出現(xiàn)過壓、短路或過熱的情況，就自動關(guān)閉 AAT3681，從而可以保護(hù)充電系統(tǒng)以及電池。
具體實(shí)現(xiàn)電路如下：
直流電源由USB接口輸入，一路經(jīng)由D17輸出，給系統(tǒng)供電；另一路經(jīng)由D18，供AAT3681組成的充電電路，給鋰電池充電。此時因?yàn)镃點(diǎn)為高電平，開關(guān)U2關(guān)斷，阻止了鋰電池B點(diǎn)到輸出V_OUT的通路，此時系統(tǒng)由USB供電，并處于充電狀態(tài)；當(dāng)電池充電滿時，前述AAT3681的充電狀態(tài)監(jiān)控輸出腳輸出的信號，經(jīng)Q10 Q8電平轉(zhuǎn)換后，輸出一個中斷信號給CPU的EINT9,由系統(tǒng)控制AAT3681使能端，結(jié)束充電。
當(dāng)撤掉USB充電輸入，C點(diǎn)為低電平，開關(guān)U2接通，鋰電池B點(diǎn)輸出到V_OUT，此時系統(tǒng)由鋰電池供電。
鋰電池的電壓信號，經(jīng)R87 R88分壓后，輸入到CPU的A/D轉(zhuǎn)換AIN0腳，由系統(tǒng)進(jìn)行電量顯示。
3.2 電源管理
電源管理電路由TPS65021實(shí)現(xiàn)。
TPS65021是TI公司的一種電源管理IC。內(nèi)部集成了3個DC/DC轉(zhuǎn)換器，2個線性穩(wěn)壓器LDO，輸出5個電壓分別給5組電路單獨(dú)供電，3個DC/DC有各自的使能端，可分別控制其通斷，線性穩(wěn)壓器LDO也有使能端控制通斷，系統(tǒng)可通過TPS65021的I2C接口對其進(jìn)行動態(tài)管理，它還具有一組低壓電壓設(shè)定輸入端、報(bào)警信號輸出端，一組關(guān)機(jī)電壓設(shè)定輸入端、關(guān)機(jī)信號輸出端。
具體實(shí)現(xiàn)電路如下：
VCC_B為鋰電池電路輸出的電源電壓，給TPS65021供電。VDD3V3_ON為TPS65021 DC/DC1輸出的3.3V電壓，作為系統(tǒng)電源，V_DEV為DC/DC3輸出的3.3V電壓，作為單獨(dú)的外設(shè)電源（如GPSWIFI等），DC/DC2以及兩組線性電壓則產(chǎn)生S3C2440核心模塊所需的電壓，為核心模塊獨(dú)立供電。
鋰電池經(jīng)由R61 R160分壓后，輸入到低電壓報(bào)警檢測端（POWERFAIL_SNS），這里設(shè)定3.5V為電池低壓報(bào)警門限，當(dāng)電池電壓低于3.5V,報(bào)警輸出端（/POWERFAIL）輸出低電平，產(chǎn)生中斷（EINT11），系統(tǒng)提示低電壓信息，提示用戶充電。
鋰電池經(jīng)由R37 R60分壓后，輸入到自動關(guān)機(jī)檢測端（LOWBAT_SNS），這里設(shè)定3.4V為門限，當(dāng)電池電壓低于3.4V,自動關(guān)機(jī)輸出端（/ LOWBAT）輸出低電平，經(jīng)Q5控制使能端DCDC1_EN、DCDC2_EN、DCDC3_EN，從而關(guān)斷系統(tǒng)電源，實(shí)現(xiàn)自動關(guān)機(jī)的功能。（本系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)休眠省電處理和喚醒的功能，限于篇幅，不再贅述，請讀者聯(lián)系作者交流）
3.3 LCD顯示
液晶偏壓采用TPS65120，LDVDD為液晶部分的單獨(dú)電源，由TPS65021的一個DC/DC輸出，可在不使用液晶的情況下關(guān)斷，以節(jié)省電量，也可以通過控制EN腳，關(guān)斷對液晶的電源輸出。如下圖。
液晶背光電源由MP1521產(chǎn)生并控制。也可以通過控制其EN腳，關(guān)斷對液晶背光的電源輸出。通過控制LCD_PWM，可以調(diào)節(jié)液晶背光的亮度。
3.4 電源開關(guān)
電源開關(guān)采用電子開關(guān)方式，通過長按或短按，實(shí)現(xiàn)開、關(guān)機(jī)和手動休眠、喚醒功能。
3.5 其他部分
以上著重描述了對于手持式產(chǎn)品不可或缺的電池供電和節(jié)電控制的內(nèi)容，本系統(tǒng)的NANDFLASH為1G BYTE,SDRAM為128M BYTE，并具備SD卡、USB、音頻、功放等接口。
4. 相關(guān)圖片
該設(shè)計(jì)已由深圳零點(diǎn)電子開發(fā)有限公司（www.zerotech.cn）做成手持式設(shè)備開發(fā)板，并完成wince5.0的電源管理以及個外設(shè)的驅(qū)動程序。
