S3C2440A嵌入式手持终端电源管理系统设计

文章摘要：休眠模式下供电电路如图4所示。电池的电源经过Buck变换器后，输出3．3 V供给I／O、VDDalive等端口；3．3 V经过LDO变换器输出1．2 V，为休眠时CPU内部能量管理模块供电。电池电压经过LDO变换器输出3．3 V，直接给实时时钟RTC供电，只要手持终端电池电压大于3．3 V，系统RTC就会工作。使用LDO变换器为RTC供电是因为输入、输出电压差别不大，效率较高。但是，CPU的1．2 V电压通过Buck变换器和LDO变换器得到，LDO的效率虽然不到50％，但比Buck变换器高。3．1．2 正常模式下供电电路正常模式下供电电路如图5所示。从图中可看出，电路共包括3个子模块：电池管理

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休眠模式下供电电路如图4所示。电池的电源经过Buck变换器后，输出3．3 V供给I／O、VDDalive等端口；3．3 V经过LDO变换器输出1．2 V，为休眠时CPU内部能量管理模块供电。电池电压经过LDO变换器输出3．3 V，直接给实时时钟RTC供电，只要手持终端电池电压大于3．3 V，系统RTC就会工作。使用LDO变换器为RTC供电是因为输入、输出电压差别不大，效率较高。但是，CPU的1．2 V电压通过Buck变换器和LDO变换器得到，LDO的效率虽然不到50％，但比Buck变换器高。



3．1．2 正常模式下供电电路

正常模式下供电电路如图5所示。从图中可看出，电路共包括3个子模块：电池管理、电压管理和负载管理。



电池管理：主要由锂离子充电电路和充电监控电路组成。外接直流电源通过充电电路为锂离子充电电池充电，充电完毕后充电电路自动关闭充电。

电压管理：所有在睡眠模式下不需要提供电源的模块，其电源供应都必须通过休眠控制部分进行控制，在系统休眠时关闭各个不使用模块的电源。所有在休眠模式下需要供电的模块均不通过休眠控制，直接通过电池电压变换后供电，或者通过主电源直接或间接变换得到。负载管理：在不使用模块时，通过GPIO口关闭可降低功耗。

3．2 软件设计

为了实现节能，电源管理系统必须通过软件控制系统的功耗。

3．2．1 总体架构

电源管理系统软件整体架构如图6所示。



电源管理软件设计可分为：操作系统层和应用层。

(1)操作系统层

电源管理的功能执行层，它管理系统中的各个部件(包括处理器和所有外设)，并对具体的电源管理动作进行封装。操作系统层的电源管理有3方面内容。

①处理器电源管理：执行由处理器完成的电源管理任务。包括以下3方面：

◆DVS。动态核电压和频率调整，以及系统总线的频率调整。

◆模式管理。系统运行模式管理，实现系统运行模式的切换，如休眠唤醒、空闲忙碌等功能。

◆RTC。系统时钟和RTC时钟的维护等。

②电池管理：监测电池电量，响应电池状态的变化(充放电)。

③设备电源管理：包括系统中的所有设备。在系统睡眠唤醒时，每一个设备都需要配合系统的动作进行休眠唤醒。如果设备在系统要休眠时处于忙碌状态，它可以拒绝系统的休眠要求，从而阻止整个系统进入休眠。

(2)应用层

最上层，实现系统的电源管理策略。电源管理策略与操作系统层进行交互，从操作系统层获得系统的状态信息，根据系统状态采取相应措施，并将自己的决定通知操作系统，调用相应功能接口执行电源管理。

为了降低策略实现的复杂度，增强策略调整的灵活性，电源管理策略主要在应用层，利用QTopia的事件管理和定时器功能来实现。电源管理应用程序位于系统的最上端，直接与用户进行交互，用户可以在这些应用程序中对电源管理策略进行配置。这些应用程序包括电池管理程序、背光调整程序、超时时间设定程序、开关机程序等。本文只介绍电池管理程序的实现。 

3．2．2 电池管理程序实现

锂离子电池检测与充电保护电路芯片采用DS2760。CPU通过DS2760的DQ引脚读取内部寄存器的数据，获得电池的运行状态，以便上层的应用程序对电池进行管理。底层驱动程序主要实现设备的注册等功能。上层应用程序主要包括ds2760．c和Qtopia图形界面程序light-and-power。ds2760．c主要完成电池电压、电流的读写。例如读电压由函数Read_Voltage完成，代码如下：

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