CN109710048A - 一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，进行以下步骤：芯片复位；通信接口建立连接；读取ACPI信息；龙芯1B处理器对电池的信息进行通信，控制电池充电；根据当前状态变化事件或电池的信息，龙芯1B处理器对主处理器系统进行电源控制；根据当前电路的温度情况，龙芯1B处理器对风扇进行控制；通过龙芯1B处理器对主处理器系统的健康状态进行管理，提供一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，其应用时利用龙芯处理器芯片自带I2C以及串口通信功能，配合国产系统搭建电源管理通信架构及管理系统，解决了电源管理系统自主可控问题，同时也可扩展到其他多架构处理器系统的应用场合，具备很强的实用性和推广性。

Description

一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法

技术领域

本发明涉及便携式电源，具体涉及一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法。

背景技术

当前市场中便携式终端电源管理方案的硬件设计主要采用了两家国外处理器芯片厂商的电源管理专用解决方案实现，电源管理软件系统则基于对应芯片厂商提供的专用配套软件开发套件(SDK)进行二次开发而来。

其电源管理系统所涉及的主要方法如下：

利用处理器自带的I2C、串口等接口，通过SDK接口建立电源控制逻辑，分别响应来自系统的电源处理需求，同时系统负责与电池通信获取电量信息及对电池进行充放电控制。

通过与主处理器通信，获取来自主处理器的相关电源管理指令，然后根据指令所属要求，进行对应模块的电源控制管理。

而在国产化方案中，由于上述进口处理器芯片SDK无法获取源代码，难以获取其SDK内封装的具体通信协议细节、初始化过程等代码，选用新的国产化芯片后，将无法沿用之前的上层电源控制管理方案。同时，由于大量国产化器件的应用，与主处理器在内的其他芯片通信协议也需要重新匹配，因此，沿用原电源管理方法将无法满足当前国产化便携式终端的电源管理需求。

在当前传统的便携式终端设备的电源管理系统中，通常包含以下不足：

采用国外进口处理器芯片，无法获取其详细的数据手册及其中关键实现逻辑代码，系统维护性较差，厂家芯片停产后，升级换代将带来极大的技术不可控风险。国外进口芯片电源管理方案的对外接口通常采用低速LPC总线，而由于当前系统中主控制器的升级换代，大量主控制器不再具备该硬件接口，扩充接口将带来额外的成本，同时也使系统方案硬件选型受到极大限制。传统的电源管理系统由于芯片厂家方案十分固定，因此对于外围扩展电路及电池选型存在严格的限制。而对于国产化背景下，主控制器如龙芯、飞腾的国产化便携式终端方案来讲，沿用传统方案将难以形成全国产化配套解决方案。同时，传统方案的扩展性受厂家方案限制，功能扩展性上并未有多考虑预留，可扩展性不佳。

因此，针对国产化便携式终端，传统的进口芯片厂家电源管理方法对当前国产化方案将无法满足后续生产及研制要求。

发明内容

针对上述问题，提供一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，其应用时利用龙芯处理器芯片自带I2C以及串口通信功能，配合国产系统搭建电源管理通信架构及管理系统，解决了电源管理系统自主可控问题，同时也可扩展到其他多架构处理器系统的应用场合，具备很强的实用性和推广性。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，包括依次连接的主处理器、龙芯1B处理器和电池，进行以下步骤：

A、对龙芯1B处理器进行芯片复位；

B、对主处理器和龙芯1B处理器通过通信接口建立连接；

C、龙芯1B处理器从主处理器读取ACPI信息；

D、龙芯1B处理器对电池的信息进行通信，控制电池充电；

E、根据当前状态变化事件或电池的信息，龙芯1B处理器对主处理器系统进行电源控制；

F、根据当前电路的温度情况，龙芯1B处理器对风扇进行控制；

G、通过龙芯1B处理器对主处理器系统的健康状态进行管理。

本发明电源管理所用芯片采用中科龙芯公司的国产处理器龙芯1B处理器，龙芯1B芯片是基于龙芯GS232处理器核的单芯片系统。软件系统采用RT-Thread实现，RT-Thread是一款我国自主研发的开源嵌入式实时操作系统，采用了类似FreeRTOS和UCOS的实时操作系统内核，包括了一系列通用的应用组件和驱动框架。

本发明提供一种基于龙芯处理器的国产化便携式终端电源管理方法，具备便携式终端电源管理功能，当系统需要按用户需求进行休眠唤醒操作时，能接收系统中主处理器的通知信息，保障系统的电源管理系统能够正确运作。

进一步的，一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，所述步骤A包括：在龙芯1B处理器的RST脚上产生脉冲，龙芯1B处理器进入启动状态，各个功能模块按上电时序进行工作，初始化基本的内存等控制器后，引导进入RT-Thread操作系统，完成基本的系统参数初始化及通讯所需I2C控制器参数配置后，等待主处理器发送指令和数据。

进一步的，一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，所述步骤B包括：复位后，龙芯1B处理器的RT-Thread系统已经完成启动，电源管理服务程序已经处于等待接收命令状态，在接收到主处理器的消息发起信息后，龙芯1B处理器发送一个握手回令给主处理器，电源管理服务程序利用握手控制流程来测试龙芯1B处理器与主处理器是否通信连接成功，若成功，则可以进入下一步操作；否则，重新复位当前处理器，并通过电路上的GPIO进行报警提示。

进一步的，一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，所述步骤C包括：成功建立通信连接后，龙芯1B处理器发送ACPI信息读取指令到主处理器系统，需要等待主处理器收到指令，并回复了ACPI对应信息，代表读取成功。

进一步的，一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，所述步骤D包括：参照电池控制芯片手册，龙芯1B处理器通过发送电池通信协议指令到电池端，获取当前电池的健康状态，接收电池充电指令，控制电池充电电路开关，若电池电量到达要求后，则控制断开充电电路，防止过充。

进一步的，一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，所述当前电池的健康状态包括电池的剩余电量和电池的使用次数。

进一步的，一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，所述步骤E包括：等待系统状态变化事件触发，若存在当前系统存在休眠状态指令，则立即控制电路下发操作，让周边电路进入对应电源管理状态；定时采集电池的健康信息，包括电池的使用次数，电池的剩余电量等健康信息，若电池电量低于系统设定阈值，则通知系统进入正常关机模式，同时自身进入关机等待状态，若采集电池状态存在异常错误报警，则直接控制GPIO接口报警，发送事件给主处理器系统响应，进入关机流程。

进一步的，一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，所述步骤F包括：若采集到当前关键电路温度超过温度控制阈值，则控制操作风扇控制端口，提高风扇转速，当问题低于阈值，则将风扇转速恢复到正常值，同时，建立监控逻辑，在经过一段时间后，若再次采集温度开始下降，则逐步降低风扇转速，直到温度低于设定阈值。

进一步的，一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，所述步骤G包括：在系统运行过程中，定时发送电源管理系统的健康信息，包含关键电路电压采集、核心器件周边温度信息，给主处理器系统接收。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明实现了电源管理方法的国产化，大幅提高了便携式终端整机国产化率水平；

2、本发明消除了对国外芯片厂家方案依赖，有利于便携式终端在研制时的灵活选型设计；

3、本发明优化了电源管理系统的架构，利用龙芯处理器已集成接口，去掉了大量不必要的接口电路；

4、本发明采用全新设计，由于电源管理方案自主可控，便于后期的维护更新；

5、本发明的传输接口扩展为CAN和RS232可选，主处理器的选择及移植更加便利。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实现的硬件结构示意图；

图2为本发明实现的硬件电路原理框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1至图2所示，一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，包括依次连接的主处理器、龙芯1B处理器和电池，进行以下步骤：

A、对龙芯1B处理器进行芯片复位，在龙芯1B处理器的RST脚上产生脉冲，龙芯1B处理器进入启动状态，各个功能模块按上电时序进行工作，初始化基本的内存等控制器后，引导进入RT-Thread操作系统，完成基本的系统参数初始化及通讯所需I2C控制器参数配置后，等待主处理器发送指令和数据；

B、对主处理器和龙芯1B处理器通过通信接口建立连接，复位后，龙芯1B处理器的RT-Thread系统已经完成启动，电源管理服务程序已经处于等待接收命令状态，在接收到主处理器的消息发起信息后，龙芯1B处理器发送一个握手回令给主处理器，电源管理服务程序利用握手控制流程来测试龙芯1B处理器与主处理器是否通信连接成功，若成功，则可以进入下一步操作；否则，重新复位当前处理器，并通过电路上的GPIO进行报警提示；

C、龙芯1B处理器从主处理器读取ACPI信息，成功建立通信连接后，龙芯1B处理器发送ACPI信息读取指令到主处理器系统，需要等待主处理器收到指令，并回复了ACPI对应信息，代表读取成功；

D、龙芯1B处理器对电池的信息进行通信，控制电池充电，参照电池控制芯片手册，龙芯1B处理器通过发送电池通信协议指令到电池端，获取当前电池的健康状态，所述当前电池的健康状态包括电池的剩余电量和电池的使用次数，接收电池充电指令，控制电池充电电路开关，若电池电量到达要求后，则控制断开充电电路，防止过充；

E、根据当前状态变化事件或电池的信息，龙芯1B处理器对主处理器系统进行电源控制，等待系统状态变化事件触发，若存在当前系统存在休眠状态指令，则立即控制电路下发操作，让周边电路进入对应电源管理状态；定时采集电池的健康信息，包括电池的使用次数，电池的剩余电量等健康信息，若电池电量低于系统设定阈值，则通知系统进入正常关机模式，同时自身进入关机等待状态，若采集电池状态存在异常错误报警，则直接控制GPIO接口报警，发送事件给主处理器系统响应，进入关机流程；

F、根据当前电路的温度情况，龙芯1B处理器对风扇进行控制，若采集到当前关键电路温度超过温度控制阈值，则控制操作风扇控制端口，提高风扇转速，当问题低于阈值，则将风扇转速恢复到正常值，同时，建立监控逻辑，在经过一段时间后，若再次采集温度开始下降，则逐步降低风扇转速，直到温度低于设定阈值；

G、通过龙芯1B处理器对主处理器系统的健康状态进行管理，在系统运行过程中，定时发送电源管理系统的健康信息，包含关键电路电压采集、核心器件周边温度信息，给主处理器系统接收。

实施例2

基于实施例1，本实施例中，采用国产龙芯3A处理器为主处理器，外挂2GBDDR3SDRAM，系统具有两个8GB mSATA硬盘，一个用于通用数据存储，另一个用于专用数据存储，专用数据存储硬盘具备智能数据销毁功能。显示采用电容触摸式的7寸1280×800分辨率的高清IPS显示屏，主系统运行中标麒麟Linux操作系统，整个系统具有低功耗，工作温度范围宽，无需专用散热管理。当前系统需要进行电源管理时，若沿用之前非国产芯片的电源管理方案，系统中国产化电路改造存在极大的挑战，工作量巨大。

本实施例中电源管理所用芯片采用中科龙芯公司的国产处理器龙芯1B处理器，其硬件框图如图1。龙芯1B芯片是基于龙芯GS232处理器核的单芯片系统，可广泛应用于工业控制、家庭网关、信息家电、医疗器械和安全应用等领域。1B采用SMIC0.13微米工艺实现，采用Wire Bond BGA256封装。龙芯1B芯片内部顶层结构由AXI XBAR交叉开关互连，其中GS232、DC、AXI_MUX作为主设备通过3X3交叉开关连接到系统；DC、AXI_MUX和DDR2作为从设备通过3X3交叉开关连接到系统。在AXI_MUX内部实现了多个AHB和APB模块到顶层AXI交叉开关的连接，其中DMA_MUX、GMAC0、GMAC1、USB被AXI_MUX选择作为主设备访问交叉开关；AXI_MUX(包括confreg、SPI0、SPI1)、AXI2APB、GMAC0、GMAC1、USB等作为从设备被来自AXI_MUX的主设备访问。在AXI2APB内部实现了系统对内部APB接口设备的访问，这些设备包括WatchDog、RTC、PWM、I2C、CAN、NAND、UART等。

软件系统采用RT-Thread实现，RT-Thread是一款我国自主研发的开源嵌入式实时操作系统，由国内专业开发人员从2006年开始开发、维护，采用了类似FreeRTOS和UCOS的实时操作系统内核，包括了一系列通用的应用组件和驱动框架，如TCP/IP协议栈，虚拟文件系统，POSIX接口，图形用户界面，Free Modbus主从协议栈，CAN框架，动态模块等，因为该系统稳定，功能丰富，目前已经被广泛用于新能源、电网、风机等高可靠性行业和设备上，取得了不错的推广效果。

当前系统中处理器之间的关系图如图2所示，本方法利用龙芯1B芯片来实现电源管理的具体实施过程如下：

芯片复位

在RST脚上产生脉冲，龙芯1B进入启动状态，各个功能模块按上电时序进行工作，初始化基本的内存等控制器后，引导进入RT-Thread操作系统，完成基本的系统参数初始化及通讯所需I2C控制器参数配置后，等待主处理器发送指令和数据。、

芯片通信接口连接

复位后，当前龙芯1B的RT-Thread系统已经完成启动，电源管理服务程序已经处于等待接收命令状态，在接收到主处理器的消息发起信息后，龙芯1B发送一个握手回令给主处理器。电源管理服务程序利用握手控制流程来测试当前龙芯1B与主处理器是否通信连接成功，若成功，则可以进入下一步操作；否则，重新复位当前处理器，并通过电路上的GPIO进行报警提示。

读取信息ACPI信息

成功建立通信连接后，龙芯1B发送ACPI信息读取指令到主处理器系统，需要等待主处理器收到指令，并回复了ACPI对应信息，代表读取成功。

电池信息通信及充电控制

参照电池控制芯片手册，龙芯1B通过发送电池通信协议指令到电池端，获取当前电池的健康状态，包括电池的剩余电量、电池的使用次数等。接收电池充电指令，控制电池充电电路开关，若电池电量到达要求后，则控制断开充电电路，防止过充。

系统电源控制

等待系统状态变化事件触发，若存在当前系统存在休眠状态指令，则立即控制电路下发操作，让周边电路进入对应电源管理状态；定时采集电池的健康信息，包括电池的使用次数，电池的剩余电量等健康信息，若电池电量低于系统设定阈值，则通知系统进入正常关机模式，同时自身进入关机等待状态。若采集电池状态存在异常错误报警，则直接控制GPIO接口报警，发送事件给主处理器系统响应，进入关机流程。

风扇控制

若采集到当前关键电路温度超过温度控制阈值，则控制操作风扇控制端口，提高风扇转速，当问题低于阈值，则将风扇转速恢复到正常值。同时，建立监控逻辑，在经过一段时间后，若再次采集温度开始下降，则逐步降低风扇转速，直到温度低于设定阈值。

健康状态管理

在系统运行过程中，定时发送电源管理系统的健康信息(包含关键电路电压采集、核心器件周边温度信息等)给主处理器系统接收。

本发明提供一种基于龙芯处理器的国产化便携式终端电源管理方法，具备便携式终端电源管理功能，当系统需要按用户需求进行休眠唤醒操作时，能接收系统中主处理器的通知信息，保障系统的电源管理系统能够正确运作。本发明使用龙芯1B处理器芯片自带I2C以及串口等接口，开发难度低，周期短；本发明采用了国产龙芯1B处理器后，周边电路及配套的国产化后，整机方案的国产化率大大提升；解决了传统电源管理中，芯片状态无法获取的缺陷，当前系统可定时上报；传输接口可扩展为CAN、RS232，可移植性强；该项目成功后的推广可为后续国产化其他便携式设备提供技术支撑。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，其特征在于，包括依次连接的主处理器、龙芯1B处理器和电池，进行以下步骤：

A、对龙芯1B处理器进行芯片复位；

B、对主处理器和龙芯1B处理器通过通信接口建立连接；

C、龙芯1B处理器从主处理器读取ACPI信息；

D、龙芯1B处理器对电池的信息进行通信，控制电池充电；

E、根据当前状态变化事件或电池的信息，龙芯1B处理器对主处理器系统进行电源控制；

F、根据当前电路的温度情况，龙芯1B处理器对风扇进行控制；

G、通过龙芯1B处理器对主处理器系统的健康状态进行管理。

2.根据权利要求1所述的一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，其特征在于，所述步骤A包括：在龙芯1B处理器的RST脚上产生脉冲，龙芯1B处理器进入启动状态，各个功能模块按上电时序进行工作，初始化基本的内存等控制器后，引导进入RT-Thread操作系统，完成基本的系统参数初始化及通讯所需I2C控制器参数配置后，等待主处理器发送指令和数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，其特征在于，所述步骤B包括：复位后，龙芯1B处理器的RT-Thread系统已经完成启动，电源管理服务程序已经处于等待接收命令状态，在接收到主处理器的消息发起信息后，龙芯1B处理器发送一个握手回令给主处理器，电源管理服务程序利用握手控制流程来测试龙芯1B处理器与主处理器是否通信连接成功，若成功，则可以进入下一步操作；否则，重新复位当前处理器，并通过电路上的GPIO进行报警提示。

4.根据权利要求1所述的一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，其特征在于，所述步骤C包括：成功建立通信连接后，龙芯1B处理器发送ACPI信息读取指令到主处理器系统，需要等待主处理器收到指令，并回复了ACPI对应信息，代表读取成功。

5.根据权利要求1所述的一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，其特征在于，所述步骤D包括：参照电池控制芯片手册，龙芯1B处理器通过发送电池通信协议指令到电池端，获取当前电池的健康状态，接收电池充电指令，控制电池充电电路开关，若电池电量到达要求后，则控制断开充电电路，防止过充。

6.根据权利要求5所述的一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，其特征在于，所述当前电池的健康状态包括电池的剩余电量和电池的使用次数。

7.根据权利要求1所述的一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，其特征在于，所述步骤E包括：等待系统状态变化事件触发，若存在当前系统存在休眠状态指令，则立即控制电路下发操作，让周边电路进入对应电源管理状态；定时采集电池的健康信息，包括电池的使用次数，电池的剩余电量等健康信息，若电池电量低于系统设定阈值，则通知系统进入正常关机模式，同时自身进入关机等待状态，若采集电池状态存在异常错误报警，则直接控制GPIO接口报警，发送事件给主处理器系统响应，进入关机流程。

8.根据权利要求1所述的一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，其特征在于，所述步骤F包括：若采集到当前关键电路温度超过温度控制阈值，则控制操作风扇控制端口，提高风扇转速，当问题低于阈值，则将风扇转速恢复到正常值，同时，建立监控逻辑，在经过一段时间后，若再次采集温度开始下降，则逐步降低风扇转速，直到温度低于设定阈值。

9.根据权利要求1所述的一种基于龙芯处理器的便携式终端电源管理方法，其特征在于，所述步骤G包括：在系统运行过程中，定时发送电源管理系统的健康信息，包含关键电路电压采集、核心器件周边温度信息，给主处理器系统接收。