一种单键开关机与复位方案.pdfVIP

1 引言 随着电池的容量确实得到了大幅度增加，伴随着也产生了一个新的问题 ——如果智能手机和平板电脑在应用过程中发生软件系统卡机的情况，如何进行 系统的复位操作? 与产品的主要功能相比，解除卡机状况的机械复位装置通常比较落后。 为防止设备意外复位，大多数手动复位键(如果有的话)都掩藏在机身内。因为复 位键很难触及，所以拆卸电池成为非常普遍的解决办法。但是，这种做法不仅用 户感受度较差，并且增加了成本，还可能会损坏系统，例如，使重要的数据丢失。 那么，在内置电池设计的智能手机和平板电脑中，如何进行系统的硬件 复位呢?本文介绍了一种硬件智能复位的解决方案，不仅可以在智能手机和平板 电脑设计中实现双键长按的智能复位，还可以实现在智能手机和平板电脑中流行 的单键开/关机和复位的智能方案。 本文首先介绍了智能手机和平板电脑平台上AP+PMU硬件架构的复 位机制和存在的隐患，然后阐述了采用意法半导体STM6513和STM6519智能复位 芯片，实现双键长按复位，特别是在智能手机和平板电脑中流行的单键开/关机 和复位的智能方案。 2 智能手机和平板电脑应用平台的开/关机和复位的机制和隐患 在当今智能手机和平板电脑的主流平台中，通常都存在应用处理器 (Application Process / Baseband, 下简称AP)加电源管理芯片(Power Management Unit, 下简称PMU)的架构，如图1所示。 图1. 智能手机和平板电脑中AP + PMU的硬件架构 在这种硬件架构中，在PMU上设置有一个电源开关管脚与一个机身上的 一个机械开关相连(下简称Power_Key)。 当手机处于关机状态的时候，按下Power_Key将PMU的电源开关管脚拉 到地，将启动PMU上电过程：PMU启动LDO为AP供电，同时发出硬件复位信号 给AP，当AP软件系统启动完毕后，回送一个PS_HOLD信号将PMU的PS_HOLD管 脚拉高，并且在工作状态一直维持为高电平;如果在一定的时间内(Tpshold时 间)，AP没有能将PS_HOLD管脚拉高，则表明AP启动失败，PMU自动进行下电过 程。通常要求Power_Key和PS_HOLD信号之间存在一定的关系，即Power_Key 信号必须保持为低电平直至PS_HOLD信号被AP驱动为高，如图2所示。这是因 为，如果发生了AP上电初始化失败而没能在设置的时间Tpshold内将PS_HOLD 信号拉高，Power_Key仍然维持为低能够确保PMU将被触发再一次上电过程，从 而确保上电成功。 图2. PMU的Power_Key和PS_HOLD信号的时序关系 当手机处于开机状态的时候，按下Power_Key将PMU 的电源开关管脚拉到地， PMU将发送中断给AP ，AP将根据中断请求进行响应，将PS_HOLD管脚拉到地， PMU 自动进行下电过程。 在这个机制中，存在一个显见的隐患：当AP的系统软件卡机的时候， 它将无法响应PMU发送的下电中断请求，也就无法进行关机或复位操作了。可能 的解决方法如下：在PMU的PS_HOLD管脚输入端设置一个按键开关S1，当S1被 按下，PS_HOLD信号被拉低到地，触发PMU的下电过程，如图3所示。 图3. AP + PMU的硬件架构中的手工复位方案 这个方案固然可行，但是需要将S1隐藏在不易触发的小孔中，平时用 户是不能够触碰这个复位开关S1的。除了用户感受不好和增加了设计成本与风 险外，这个方案还存在一个问题——当下流行的智能手机或平板电脑的设计只有 一个机械按键，也就是连接到PMU电源开关管脚的开关Power_Key。在这种设计 中，Power_Key和S1是不能够设置在一起的。原因如图4所示。 图4. AP + PMU的硬件架构中开/关机按键和复位按键不能合二为一的 原理图 当系统处于关机状态时，如果Power_Key被短按，PMU将触发上电过程， 当AP上电启动完毕后将PS_HOLD信号拉高——此时不管按键是按下还是松开的 状态，PMU的PS_HOLD都可以在Tpshold时间内经过R2/C1/R1被及时拉高，系 统上电