PXA270嵌入式系统设计一：电源管理部分

最近计划针对我们华清远见的教学开发一套PXA270系统，我把我的一些软、硬件开发过程记录下来和大家一起分享、讨论。有好的建议大家一定要及时交流，[e-mail]

平台硬件功能要求：32M/64M nor flash、64M sdram、10M/100M自适应网口、串口、SD卡接口、USB主从口、实时时钟、4*4扫描键盘、I2C的e2rom、蜂鸣器、A/D、CAN总线接口、VGA接口、数字液晶接口、音频接口、电源管理等功能。

平台嵌入式操作系统要求：

1、linux：版本2.6.23 并可以运行google的android手机操作系统

2、Wince：6.0

电路板开发工具：capture CIS+Allegro

下面就开始我们的项目了。做硬件设计，首先考虑的是电源设计，所以今天讨论的主题就是PXA270电源电路设计。

Intel Xscale PXA270处理器是一个高度集成的SOC，并且针对电池供电的手持设备如PDA、3G手机等的应用做了优化，是希望以较低的功耗完成计算和多媒体应用的产品的理想选择。 它集成了丰富的“ 片内外设”，并专为无线应用包含了Intel最新的移动计算技术。主频在13～624 MHz内调节，为大多数移动应用提供足够的性能。

系统中这些包括音频功放、USB、LCD、MMC卡等不同的应用模块都要求不同功率级别的稳压源。电源管理指如何将电源有效分配给系统的不同组件，即负责整机的电源供给及供电管理调度。

PXA270的电源管理部分比较复杂。这里先讨论和硬件设计相关部分。

一、PXA270的电压需求及电流需求

图1.1 典型电源电路

可以看出处理器需要外部提供的低电压有VCC_(CORE，PLL,SRAM)，高电压有VCC_(IO、MEM、LCD、BB、USB、USIM)。并且外部电源管理芯片还提供了nVDD_FAULT和nBATT_FALT信号（这两个信号主要用于向处理器报告电源异常），而且可以接受处理器发出的SYS_EN和PWR_EN信号（这两个信号主要用于控制电源管理芯片的电压输出，以达到在睡眠模式下节电的目的）。

表1.1 电压需求

本系统中VCC_BB和VCC_USIM不用，其它电压确定为：

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电流需求

VCC_CORE 的电流受平台硬件配置和所运行的系统软件和应用的影响比较大,且和设定的工作频率相关。我们的平台要求最大可以运行在520M左右，那VCC_CORE要求至少可以提供1.45V及689mA左右的电流。

表1.3 其它电流需求

二、选择合适的电源管理芯片

从上面的要求可以看到PXA270需要多种电压，而且最好能够匹配它的电源管理功能。电源芯片选择方案上来看主要有两种：1、分立元件 2、集成度高的电源管理芯片。

分立元件 指每个电压都单独特定的一个芯片来提供，优点是设计简单、价格也相对便宜；缺点是集成度低，占用pcb面积大、不易管理控制。

专用的电源管理芯片 指一个芯片可以提供PXA270所需的多路电压，并且提供管理功能，如：电压的动态调节，电压监测、开关控制等；缺点：性能复杂一些，设计难度稍大、价格也相对高一些，还有有些芯片在市场上不太好买。

经过比较，最终还是决定使用电源管理芯片（做嵌入式嘛，就是要不怕困难的精神，何况还有参考电路呢）。

目前，我知道的在PXA270上使用的比较成熟的电源管理芯片有两款，TI的tps65020和美信的MAX1856CETM。这两款芯片和PXA270连接的参考原理图手头上都有，价格差别也不大。最终选择了MAX1856CETM，主要还是考虑我有它的Allegro封装（有的时候理由就是这么简单）。

还有个问题，MAX1856CETM和tps65020目前北京都没货，得从深圳拿。目前还是选MAX1856CETM吧，毕竟有的开发板上用的就是它。如果最后实在不好拿货，再换别的方案。

MAX1856有AETM、BETM、CETM，3个功能、封装兼容的芯片。只是MAX1856CETM输出的电流最大。有个朋友用的是MAX1856A（这个要好买些），但说有时比较容易烧。参照表1.4及表1.2和表1.3，可以分析出之所以MAX1856A容易烧，是因为VCC_CORE 需求的电流很容易就超出MAX1586A所能提供的500mA。所以选择MAX1856C。

表1.4

关于MAX1586电源的功率还可以参考下面几个图：

可见VCC_IO是满足的。 VCC_PLL VCC_SRAM的功率差不多，我想既然开发能正常用，所以这几个电压应该也是满足的。

三、MAX1856CETM的接线及功能分析

图1.2 MAX1856CETM和PXA270接线图

对本系统而言,由于采用的是外接电源的方式，所以不考虑电池充放电路的管理。图1.2是接线图，采用的是优龙开发板提供的参考图。由图可见，MAX1856C提供PXA270所需要的所有电压，图中：

VCC_CORE: 0.7----1.475V V，复位时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，不然系统启动不了。不接它的话jtag一复位系统的3.3V就会丢失，jtag连接就会断掉（这是一个朋友的经验，目前没分析出来原因）。

PWR_EN: 可以控制电压输出3、4、5的开关

SYS_EN: 可以控制电压输出1、6的开关

VCC_BAT: 不受控制，一直有

PWR_SCL和PWR_SDA：I2C输入口，可以用来控制VCC_CORE的电压（0.7—1.475V）

电源管理部分就到这了，后面要考虑“时钟部分”的设计了。

（作者：刘洪涛，华清远见嵌入式培训中心金牌讲师，ARM ATC授权培训讲师）