CN102708014B - 支持笔记本超低温工作的双嵌入式控制器电路和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双嵌入式控制器电路，包括：第一嵌入式控制器、第二嵌入式控制器、温度探测芯片和电源开关芯片；所述第一嵌入式控制器包括多个功能模块，其正常工作的最低温度为T₁；所述第二嵌入式控制器和第一嵌入式控制器进行通讯，其正常工作的最低温度为T₂，且T₂＜T₁。本发明双嵌入式控制器电路，开机温度最低值取决于第二嵌入式控制器能正常工作的最低温，在超低温下开机时，先通过第二嵌入式控制器，让笔记本电脑先热起来，等待第一嵌入式控制器环境温度大于或等于正常工作最低温度时再让笔记本电脑真正的开机，使用更加方便，使得笔记本电脑随处带，在温度超低的环境中也可以使用。

Description

支持笔记本超低温工作的双嵌入式控制器电路和控制方法

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及笔记本电脑实现超低温使用的技术方法。

背景技术

嵌入式控制器（EC）在笔记本电脑中应用非常广泛。嵌入式控制器（EC）能够完成笔记本对于触控板模块，键盘模块，时序控制模块，电源管理模块，指示灯模块，风扇控制模块等相关功能需求。

在笔记本电脑中，嵌入式控制器（EC）是一直开着的，无论你是在开机或者是关机状态，除非你把电池和电源适配器完全卸除。在关机状态下，嵌入式控制器（EC）一直保持运行，并在等待用户的开机信息。

功能全面的嵌入式控制器（EC）芯片，通常因为内部模块对低温的敏感或者某些原因，对低温的支持不是很好。很多功能全面的嵌入式控制器（EC）都只支持低温到零下20度或者零下25度，甚至只支持到0度。

而有些功能简单的嵌入式控制器（EC）芯片，因为内部模块比较简单，比如只有少量的通用输入输出（GPIO）模块及I2C接口功能，通常能满足零下40度甚至零下55度都正常工作。

而有些极端环境下，笔记本电脑需要在低温低达零下40度甚至零下55度，的环境下正常工作。超低温情况下，对于笔记本电脑来说，最困难的地方就是开机，因为通常开机之后，笔记本电脑内部芯片会开始自行产生热量。如何在超低温下开机成为设计的难点。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种支持笔记本超低温状况下正常工作的双嵌入式控制器电路和控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种双嵌入式控制器电路，包括：第一嵌入式控制器、第二嵌入式控制器、温度探测芯片和电源开关芯片；

所述第一嵌入式控制器包括多个功能模块，其正常工作的最低温度为T₁；

所述第二嵌入式控制器和第一嵌入式控制器进行通讯，其正常工作的最低温度为T₂，且T₂＜T₁；

所述温度探测芯片，放置在所述第一嵌入式控制器的旁边，与所述第二嵌入式控制器连接，用于所述第二嵌入式控制器检测所述第一嵌入式控制器的环境温度T_X；

所述电源开关芯片，通过所述第二嵌入式控制器输入的信号控制所述第一嵌入式控制器的电源开关。

在本发明一个较佳实施例中，还包括电源模块和系统复位引脚，所述电源模块向主板供电，分别与所述第一嵌入式控制器和所述第二嵌入式控制器进行连接，可以被所述第一嵌入式控制器控制，也可以被所述第二嵌入式控制器控制；所述系统复位引脚分别与所述第一嵌入式控制器和所述第二嵌入式控制器进行连接，可以被所述第一嵌入式控制器控制，也可以被所述第二嵌入式控制器控制。

在本发明一个较佳实施例中，所述电源模块通过逻辑或电路与所述第一嵌入式控制器和所述第二嵌入式控制器进行连接；同样，所述系统复位引脚也通过逻辑或电路与所述第一嵌入式控制器和所述第二嵌入式控制器进行连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述多个功能模块包括触控板模块、键盘模块、时序控制模块、电源管理模块、指示灯模块和风扇控制模块中的一个或多个。

在本发明一个较佳实施例中，所述第一嵌入式控制器与所述第二嵌入式控制器通过I²C接口进行连接及通讯。

本发明的另一目的在于提供上述双嵌入式控制器电路的控制方法，包括：

（100）、当所述双嵌入式控制器电路进行开机时，所述第二嵌入式控制器通过温度探测芯片检测所述第一嵌入式控制器旁边的环境温度T_X，则先让所述第一嵌入式控制器供电升温，同时所述第一嵌入式控制器处于复位状态；当T_X≥T₁时，所述第一嵌入式控制器才开始正常工作，完成开机上电复位工作；

（200）、当所述双嵌入式控制器电路进行关机时，先关闭系统方面内容，再关闭所述第一嵌入式控制器的电源，完成关机控制后，所述第二嵌入式控制器管理关机状态

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（100）具体包括：

（110）、所述第二嵌入式控制器处于工作状态，持续检测是否有开机信号；

（120）、当检测到开机信号时，所述第二嵌入式控制器检测所述第一嵌入式控制器旁边的温度探测芯片的温度T_X，比较T_X及T₁的大小关系，如果T_X<T₁，则执行步骤（130），如果T_X≥T₁，则执行步骤（140）；

（130）、所述第二嵌入式控制器向所述电源开关芯片输出第一使能信号，给所述第一嵌入式控制器供电；同时所述第二嵌入式控制器输出第一复位信号给所述第一嵌入式控制器，让所述第一嵌入式控制器一直处于复位状态；当第二嵌入式控制器检测到T_X≥T₁时，所述第二嵌入式控制器关闭第一复位信号输出，让所述第一嵌入式控制器解复位，接着执行步骤（150）；

（140）、所述第二嵌入式控制器向所述电源开关芯片输出第一使能信号，给所述第一嵌入式控制器供电，接着执行步骤（150）；

（150）、所述第二嵌入式控制器给所述第一嵌入式控制器发出请求信息，所述第二嵌入式控制器持续检测所述第一嵌入式控制器是否有反馈信息；当检测到所述第一嵌入式控制器有反馈信息；所述第二嵌入式控制器认为所述第一嵌入式控制器已经工作正常，并给所述第一嵌入式控制器发出接管开机上电复位权限的命令，所述第一嵌入式控制器接到接管开机上电复位权限的命令后，完成开机上电复位工作。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（130）中，所述第二嵌入式控制器同时输出第二使能信号给电源模块，给主板上电；同时输出系统复位信号给系统复位引脚，接着执行步骤（150）。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（150）中，所述第一嵌入式控制器接到接管开机上电复位权限的命令后，输出第三使能信号给电源模块，等待电源模块上电结束之后，输出第二系统复位信号给系统复位引脚，完成开机上电复位工作。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（200）具体包括：

（210）、如果接到软件关机命令，则执行步骤（220）；如果接到硬件关机命令则执行步骤（230）；

（220）、所述第一嵌入式控制器接到系统的关机命令之后，执行关闭系统方面内容后，关闭给电源模块的第三使能信号的输出，同时关闭给系统复位引脚的第二系统复位信号的输出，接着执行步骤（240）；

（230）、所述第二嵌入式控制器接到硬件关机信号以后，告知所述第一嵌入式控制器执行关机相应操作，所述第一嵌入式控制器执行关闭系统方面内容后，关闭给电源模块的第三使能信号的输出，同时关闭给系统复位引脚的第二系统复位信号的输出，接着执行步骤（240）；

（240）、所述第一嵌入式控制器告知所述第二嵌入式控制器，已经执行系统关机及关闭电源模块输出；结束给所述第一嵌入式控制器的电源开关芯片的第一使能信号的输出，关闭所述第一嵌入式控制器的电源；

（250）、完成关机控制，所述第二嵌入式控制器管理关机状态。

本发明的有益效果是：本发明实现超低温下也能正常使用笔记本电脑，能够实现的超低温的温度最低值取决于第二嵌入式控制器能正常工作的最低温，在超低温下开机时，先通过第二嵌入式控制器，让笔记本电脑先热起来，等待第一嵌入式控制器环境温度大于或等于正常工作最低温度时再让笔记本电脑真正的开机，这样，使用更加方便，使得笔记本电脑随处带，在温度较低的环境中也可以使用。

附图说明

图1是本发明双嵌入式控制器控制电路一优选实施例的结构框图；

图2是本发明双嵌入式控制器控制电路开机过程控制方法的流程框图；

图3是本发明双嵌入式控制器控制电路关机过程控制方法的流程框图；

图4是或逻辑电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1所示，本发明双嵌入式控制器电路主要包括不支持超低温的但功能全面的嵌入式控制器EC1、支持超低温的功能简单的嵌入式控制器EC2、支持超低温的温度探测芯片和EC1的电源开关（Power Switch）芯片；还包括电源模块、系统复位模块。

EC1包括，连接南桥模块的LPC接口、触控板模块、键盘模块、时序控制模块、电源管理模块、指示灯模块、风扇控制模块等，EC1正常工作的最低温度为T₁；。功能简单的EC2包括，少数通用输入输出（GPIO）引脚及I²C接口，EC2和EC1进行通讯，本实施例中EC2和EC1相互之间使用I²C进行通讯，如果EC2不包含I²C接口，可用两个通用输入输出（GPIO）引脚进行模拟I²C通讯；EC2正常工作的最低温度为T₂，且T₂＜T₁；

温度探测芯片在印制电路板（PCB）设计中，要求靠近EC1放置，用于EC2通过I²C去探测EC1的环境温度。EC1的电源开关（Power Switch）芯片是电源开关控制芯片，使能信号POWER_EC1_EN由EC2控制，用于是否给EC1上电的控制。

使用本发明双嵌入式控制器电路的笔记本电脑正常工作的最低温取决于T₂。只要T₂足够低，该笔记本电脑正常工作支持的温度越低。

如图2所示，本发明中的开机控制过程，因为支持超低温，并且涉及开机上电复位权限的转移，所以相对比较复杂。

具体开机上电复位控制方法步骤如下，

（1）EC2持续检测开机按钮是否有短按的开机动作，

（2）当EC2检测到有开机动作时，通过I²C去检测EC1旁边的温度探测芯片的温度T_X。

（3）比较T_X及T₁的大小关系，根据两者大小关系决定具体开机上电复位控制。

如果T_X<T₁，

A、EC2给EC1的电源开关（Power Switch）芯片输出使能信号POWER_EC1_EN，给EC1供电；同时输出EC1的复位信号RESET_EC1给EC1，让EC1一直处于复位状态；同时输出使能信号POWER_SYS_EN2给电源模块，让主板各个模块上电；同时输出系统复位信号RESET_SYS_2给系统复位引脚。

B、EC2持续检测EC1旁边的温度探测芯片的温度T_X，

C、当检测到T_X≥T₁时，EC2关闭EC1的复位信号RESET_EC1信号输出，让EC1解复位，开始正常工作。

D、EC2通过I²C去访问EC1，然后通过I²C持续检测EC1是否有反馈信息。

E、当检测道EC1有反馈信息，说明两个嵌入式控制器之间的I²C通讯已经顺利建立。

F、EC2关闭给电源模块的使能信号POWER_SYS_EN2输出，同时关闭给系统复位引脚的系统复位信号RESET_SYS_2输出。

G、EC2通过I²C，给EC1发出接管开机上电复位权限的命令。

H、EC1接到接管开机上电复位权限的命令后，输出使能信号POWER_SYS_EN1给电源模块，等待电源模块上电结束之后，输出系统复位信号RESET_SYS_1给系统复位引脚。

I、完成开机上电复位控制。

如果T_X≥T1，

  A、EC2给EC1的电源开关（Power Switch）芯片输出使能信号POWER_EC1_EN，给EC1供电；

B、EC2通过I²C去访问EC1，然后通过I2C持续检测EC1是否有反馈信息。

C、当检测道EC1有反馈信息，说明两个嵌入式控制器之间的I²C通讯已经顺利建立。

D、EC2通过I²C，给EC1发出接管开机上电复位权限的命令。

E、EC1接到接管开机上电复位权限的命令后，输出使能信号POWER_SYS_EN1给电源模块，等待电源模块上电结束之后，输出系统复位信号RESET_SYS_1给系统复位引脚。

F、完成开机上电复位控制。

EC2输出RESET_EC1信号给EC1，目的是让在EC1在环境温度还低于正常工作最低温，且已经上电的情况下，一直处于复位状态，让所有通用输入输出（GPIO）都不输出信号去干扰EC2的控制。因为有些信号是两个嵌入式控制器同时控制的，比如说电源模块使能信号。

EC2输出的RESET_SYS_2信号和EC1输出的RESET_SYS_1有所不同。EC2输出的RESET_SYS_2信号是让系统复位信号一直处于复位状态的信号，目的是在EC1的环境温度低于T1时，EC2虽然让主板的各个模块上电发热，但是一直让系统处于复位状态，也就是实际上不工作。而EC1输出的RESET_SYS_1是一个复位之后自动解复位的信号，是真正复位系统的。

如图3所示，关机通常有软件关机及开机按钮长按两种。

如果是软件关机控制方法，步骤如下，

A、EC1从LPC接口接到系统的关机命令之后，执行关闭系统方面内容后，关闭给电源模块的使能信号POWER_SYS_EN1的输出，同时关闭给系统复位引脚的系统复位信号RESET_SYS_1的输出，

B、EC1通过I2C告知EC2，已经执行系统关机及关闭电源模块输出。

C、EC2结束给EC1的电源开关（Power Switch）芯片的使能信号POWER_EC1_EN的输出，关闭EC1的电源。

D、完成关机控制，EC2管理关机状态。

如果是开机按钮长按关机，步骤如下，

A、EC2接到开机按钮的长按关机信号以后，通过I2C告知EC1执行关机相应操作。

B、EC1执行关闭系统方面内容后，关闭给电源模块的使能信号POWER_SYS_EN1的输出，同时关闭给系统复位引脚的系统复位信号RESET_SYS_1的输出，

C、EC1通过I²C告知EC2，已经执行系统关机及关闭电源模块输出。

D、EC2结束输出给EC1的电源开关（Power Switch）芯片输出使能信号，关闭EC1的电源。

E、完成关机控制，EC2管理关机状态。

如图4所示，从图1的电路框图中可以看出，电源模块的使能信号同时接受EC1和EC2的控制，系统复位信号也是同理。这样在原理图设计中就存在一个问题。分别来自两个嵌入式控制器的信号A和信号B会同时控制一个信号C，电源模块的使能信号及系统复位信号都是这样的被控制信号。这是一个典型的两个输入同时控制一个输出的电路。这两个输入信号需要组成一个或逻辑。如图4所示，两个输入信号分别用NMOS管反向之后再连接在一起。这样设计能够使两个输入之间不相互影响，同时输出信号也不会倒过来影响输入信号。本发明中提到的电源模块使能信号，电源模块通常都有多个电源芯片组成。这些电源芯片的使能信号控制方法都相同。

本发明方法通过两个嵌入式控制器之间默契配合，合理实现笔记本电脑的嵌入式控制器相关功能。EC2主要负责协助超低温下协助EC1实现开机，更具体的说是，超低温下开机时先让EC1及主板各个模块供电，让主板上各个模块及EC1发热，等EC1环境温度高于T₁时，再将控制权限移交给EC1；并在关机之后，接管控制权限并切断EC1的电源，同时持续探测是否有开机信号。EC1主要负责在环境温度高于T1时，完成笔记本对于触控板模块，键盘模块，时序控制模块，电源管理模块，指示灯模块，风扇控制模块等相关功能。

开机上电复位过程中，两个嵌入式控制器EC1及EC2需要在合适时机移交开机上电复位的权限。上电复位前半过程由EC2管理开机上电复位的权限，上电复位后半过程由EC1接管开机上电复位的权限。

在开机上电复位之后，关机之前的状态下，EC1及EC2都在上电正常运行状态。两个嵌入式控制器需要默契配合，通过I²C做好通讯，并仔细区分好开机或者关机的状态。以防止两个嵌入式控制器各自执行各自的程序，导致笔记本的嵌入式控制器功能紊乱。

在关机过程中，由EC1执行系统关机及关闭电源模块输出。然后通过I²C通知EC2关闭EC1的电源，并且进入关机状态的管理。

在关机状态下，EC1因为未供电不工作，只有EC2在工作，做关机状态的管理，并且持续检测开机信号。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种双嵌入式控制器电路，其特征在于，包括：第一嵌入式控制器、第二嵌入式控制器、温度探测芯片和电源开关芯片；

所述第一嵌入式控制器包括多个功能模块，其正常工作的最低温度为T₁；

所述第二嵌入式控制器和第一嵌入式控制器进行通讯，其正常工作的最低温度为T₂，且T₂＜T₁，所述第一嵌入式控制器与所述第二嵌入式控制器通过I²C接口进行连接及通讯或用两个输入输出引脚进行模拟I²C通讯；

所述温度探测芯片，放置在所述第一嵌入式控制器的旁边，与所述第二嵌入式控制器连接，用于所述第二嵌入式控制器检测所述第一嵌入式控制器的环境温度T_X；

所述电源开关芯片，通过所述第二嵌入式控制器输入的信号控制所述第一嵌入式控制器的电源开关；

所述的双嵌入式控制器电路还包括电源模块和系统复位引脚，所述电源模块向主板供电，分别与所述第一嵌入式控制器和所述第二嵌入式控制器进行连接；所述系统复位引脚分别与所述第一嵌入式控制器和所述第二嵌入式控制器进行连接；

所述电源模块通过逻辑或电路与所述第一嵌入式控制器和所述第二嵌入式控制器进行连接；所述系统复位引脚也通过逻辑或电路与所述第一嵌入式控制器和所述第二嵌入式控制器进行连接，所述电源模块发出使能信号、所述系统复位引脚发出系统复位信号，两个输入信号分别用NMOS管反向之后再连接在一起。

2.根据权利要求1所述的双嵌入式控制器电路，其特征在于，所述多个功能模块包括触控板模块、键盘模块、时序控制模块、电源管理模块、指示灯模块和风扇控制模块中的一个或多个。

3.一种双嵌入式控制器电路的控制方法，其特征在于，

（100）、当所述双嵌入式控制器电路进行开机时，第二嵌入式控制器通过温度探测芯片检测第一嵌入式控制器旁边的环境温度T_X，接着比较T_X及T₁的大小关系，如果T_X<T₁，则先让所述第一嵌入式控制器供电升温，同时所述第一嵌入式控制器处于复位状态；当T_X≥T₁时，所述第一嵌入式控制器才开始正常工作，完成开机上电复位工作；

（200）、当所述双嵌入式控制器电路进行关机时，先关闭系统方面内容，再关闭所述第一嵌入式控制器的电源，完成关机控制后，所述第二嵌入式控制器管理关机状态。

4.根据权利要求3所述的双嵌入式控制器电路的控制方法，其特征在于，所述步骤（100）具体包括：

（110）、所述第二嵌入式控制器处于工作状态，持续检测是否有开机信号；

（120）、当检测到开机信号时，所述第二嵌入式控制器检测所述第一嵌入式控制器旁边的温度探测芯片的温度T_X，比较T_X及T₁的大小关系，如果T_X<T₁，则执行步骤（130），如果T_X≥T₁，则执行步骤（140）；

（130）、所述第二嵌入式控制器向所述电源开关芯片输出第一使能信号，给所述第一嵌入式控制器供电；同时所述第二嵌入式控制器输出第一复位信号给所述第一嵌入式控制器，让所述第一嵌入式控制器一直处于复位状态；当第二嵌入式控制器检测到T_X≥T₁时，所述第二嵌入式控制器关闭第一复位信号输出，让所述第一嵌入式控制器解复位，接着执行步骤（150）；

（140）、所述第二嵌入式控制器向所述电源开关芯片输出第一使能信号，给所述第一嵌入式控制器供电，接着执行步骤（150）；

（150）、所述第二嵌入式控制器给所述第一嵌入式控制器发出请求信息，所述第二嵌入式控制器持续检测所述第一嵌入式控制器是否有反馈信息；当检测到所述第一嵌入式控制器有反馈信息；所述第二嵌入式控制器认为所述第一嵌入式控制器已经工作正常，并给所述第一嵌入式控制器发出接管开机上电复位权限的命令，所述第一嵌入式控制器接到接管开机上电复位权限的命令后，完成开机上电复位工作。

5.根据权利要求4所述的双嵌入式控制器电路的控制方法，其特征在于，所述步骤（130）中，所述第二嵌入式控制器同时输出第二使能信号给电源模块，给主板上电；同时输出系统复位信号给系统复位引脚，接着执行步骤（150）。

6.根据权利要求4所述的双嵌入式控制器电路的控制方法，其特征在于，所述步骤（150）中，所述第一嵌入式控制器接到接管开机上电复位权限的命令后，输出第三使能信号给电源模块，等待电源模块上电结束之后，输出第二系统复位信号给系统复位引脚，完成开机上电复位工作。

7.根据权利要求3所述的双嵌入式控制器电路的控制方法，其特征在于，

所述步骤（200）具体包括：

（210）、如果接到软件关机命令，则执行步骤（220）；如果接到硬件关机命令则执行步骤（230）；

（220）、所述第一嵌入式控制器接到系统的关机命令之后，执行关闭系统方面内容后，关闭给电源模块的第三使能信号的输出，同时关闭给系统复位引脚的第二系统复位信号的输出，接着执行步骤（240）；

（230）、所述第二嵌入式控制器接到硬件关机信号以后，告知所述第一嵌入式控制器执行关机相应操作，所述第一嵌入式控制器执行关闭系统方面内容后，关闭给电源模块的第三使能信号的输出，同时关闭给系统复位引脚的第二系统复位信号的输出，接着执行步骤（240）；

（240）、所述第一嵌入式控制器告知所述第二嵌入式控制器，已经执行系统关机及关闭电源模块输出；结束给所述第一嵌入式控制器的电源开关芯片的第一使能信号的输出，关闭所述第一嵌入式控制器的电源；

（250）、完成关机控制，所述第二嵌入式控制器管理关机状态。