S3C2440A嵌入式手持终端电源管理系统

引言

电源管理(PowerManagement，PM)是电子系统中必不可少的技术。由于采用了先进的电源管理技术，移动电话、PDA等产品得到了广泛的应用。如果不采用完善的电源管理技术，移动电话的通话时间可能不超过2min。随着人们对嵌入式手持终端设备功能水平要求的不断提高，手持终端的功耗也在不断增高。与之相矛盾的是，手持终端的尺寸却在不断缩小，工作时间也在不断延长，使嵌入式手持终端电源系统管理面临越来越大的压力。如何设计出性能稳定、功耗低的电源管理系统已经成为嵌入式手持终端设备开发的难点之一。本文重点介绍基于微处理器S3C2440A的手持终端电源管理系统。

1供电需求

手持终端的CPU采用三星公司的ARM920T内核处理器S3C2440A。S3C2440A是专门为各类手持终端而设计的高性能嵌入式微处理器，主频可达400MHz，具有外围接口丰富、体积小、功耗低等特点。

S3C2440A有4种工作模式：正常模式、慢模式、空闲模式、睡眠模式。4种模式之间可以相互转换，区别主要在于处理器工作频率、工作电压和设备组合的不同。本设计中主要针对正常模式和睡眠模式采用不同的电源管理策略。

1．1正常模式下供电需求

在正常模式下，CPU以及外围部件都需要供电。外围部件主要包括Flash、SDRAM、GPRS、GPS、无线模块、LCD、触摸屏等部分。硬件结构如图1所示。

CPU电压分为2组：核心电压为1．2V；I／O引脚电压为3．3V。USB和GPS供电电压为5V。LCD的供电电路比较复杂，需要专用的驱动芯片为其供电。由于现在几乎所有的手持终端都是彩屏，作为调节LCD背光亮度的LED也需专门的驱动电路。其余部分(如GPRS、无线模块、音频等)都为3．3V。

1．2休眠模式下供电需求

CPU90％以上的时间处于休眠模式，休眠状态下电源管理的好坏对于手持终端工作时间的长短起着决定性作用。图2是手持终端在休眠模式下供电需求。

休眠模式下，外部需要通过VDDalive端口为CPU内部能量控制模块提供1．2v／1．3V电压，为存储器接口电源VDDMOP、ADC端口电源VDD_ADC、I／O端口电源VDDOP提供3．3V电压。实时时钟需要在休眠模式和系统关机时依然对其供电。PWREN为控制信号，在CPU进入睡眠后，PWREN为低电平，可通过此引脚关闭睡眠模式下不使用的模块。

2电源管理策略

2．1正常模式下电源管理策略

正常模式下的电源管理主要是通过控制外设控制器的开关来达到节约能量的目的。S3C2440A外设接口控制器丰富，但这些控制器不一定同时都用到。通过设置寄存器可以有选择地关闭不需要的功能模块，尽量将不使用的控制器关闭，尽可能节省功耗。因为如果不将其关闭，即使它们没有处于工作状态，仍然会消耗电流。

2．2休眠模式下电源管理策略

休眠模式下，主要采用Time-out策略，如图3所示。系统完成所有任务后，如果持续时间超过某一阈值(该时间间隔可由系统提供的计时模块设定)，电源管理模块将系统转换至休眠状态，直到有新任务请求到达时再唤醒系统，则执行任务。通过这种方式达到降低系统设备功耗的目的。