CN114995262A - 一种x86平台的电源时序控制方法及系统 - Google Patents

一种x86平台的电源时序控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种X86平台的电源时序控制方法及系统，确保系统健壮性的同时可以精确进行电源上下电时序控制，研发人员仅需根据平台调整配置电阻即可直接利用相同硬件设计开发不同平台的主板，大大提高时序控制电路通用性、控制逻辑可编程性和可复用性，极大缩短硬件开发时间，消除时序设计缺陷带来的风险。

Description

一种X86平台的电源时序控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种处理器电源时序控制电路技术领域，尤其涉及一种X86平台的电源时序控制方法及系统。
背景技术
随着片上系统（SoC） IC越来越多，特别是当IC需要多个不同的电源时，对电源进行时序控制和管理的需求也越来越多。面对微控制器、FPGA、DSP、GPU、NPU、IPU和一些需要多个电压轨供电的器件上电时的序列问题，通常要求在数字I/O轨上电前对内核和模拟模块上电，但有些设计可能需要其他序列。在任何情况下，正确的上电和下电顺序都可以防止闩锁造成的直接损坏和ESD造成的长期损坏。此外，电源时序控制也可以错开上电期间的浪涌电流，这非常适用于采用限流电源供电的应用。
目前业界常用的电源时序控制方法主要有利用无源元件延迟电源时序，用无源元件（如电阻、电容和二极管）将信号延迟到调节器的使能引脚上，或为确保多通道调节器顺序进行开关， 可以使用电阻分压器，通过电阻分压器， 将上一调节器输出接至待上电的下一个调节器使能引脚的电压输入。上述方法不适用于精确电源时序控制的应用，使用这种方法的缺点是，使能引脚的逻辑阈值可能随电压和温度变化很大。
此外，电压斜坡的延迟取决于电阻器和电容器的值和容差，采用专用时序控制IC进行精确控制时序，它的使能输入的电压与精确的内部基准电压进行比较。一旦使能引脚上的电压超过精确使能阈值，调节器就会被激活，输出电压开始上升，在一小范围确保了精确的时序控制，解决了使用无源元件时出现的问题。上述方法在不同的处理器平台间均无法通用，使用这种方法的缺点是，成本较高，占用较大PCB面积。
根据以上情况，需根据电源时序需求重新设计。对于英特尔x86平台，上电及下电时序显得尤为重要。上电及下电时序不满足设计要求，轻则导致系统不稳定，经常性蓝屏死机，重则会导致系统无法开机，电压不符合器件“绝对最大额定值”要求，可能会损坏器件。而传统的英特尔x86上电及下电时序控制由硬件电路搭建，硬件线路使用器件数量和类型很多，非常复杂。且不同平台之间，同一平台不同系列处理器之间时序要求相差较大，不能直接利用已有时序电路。以上原因导致研发人员开发新项目时，调试难度大、开发及调试时间较长，开发进度慢，平台及时序电路通用性低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上电及下电时序不满足设计要求的问题，本发明提供了一种能支持英特尔x86平台多系列CPU的时序控制方法，研发人员仅需根据平台调整配置电阻即可直接利用相同硬件设计开发不同平台的主板，极大缩短硬件开发时间，消除时序设计缺陷带来的风险。
克服现有技术中所存在的不足，提供一种处理器电源时序控制电路技术，为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种X86平台的电源时序控制方法，包括以下步骤：
S1：接入电源适配器输入电源VCC_ADP及微控制器供电电源VCC_3V3，输入外部参考时钟和复位信号，完成微控制器初始化；
S2：微控制器通过侦测PA0电压判断电源适配器输入电源VCC_ADP是否正常；
S3：微控制器通过侦测PA1电压判断X86平台运行的处理器类型；
S4：微控制器根据对应的X86平台处理器类型调用对应的上电控制时序；
S5：微控制器判断主板时序状态，输出控制信号至时序的下一步骤，直至完成所有上电控制时序；
S6：微控制器根据对应的X86平台处理器类型调用对应的下电控制时序；
S7：微控制器判断主板时序状态，输出控制信号至时序的下一步骤，直至完成所有下电控制时序；
S8：平台处于关机状态；
S9：断开接入的电源适配器输入电源VCC_ADP及微控制器供电电源VCC_3V3。
作为本发明的优选方案，所述步骤S2中微控制器通过侦测PA0电压判断电源适配器输入电源VCC_ADP是否正常的标准包括：
标准1：设置电源适配器输入电源VCC_ADP程序设定标准值1V≤v0≤3V，满足判断标准值则判定电源适配器输入电源VCC_ADP为正常；
进一步地，通过PC0输出低电平控制LED D1灭。
标准2：设置电源适配器输入电源VCC_ADP程序设定标准值v0<1V或v0>3V，满足判断标准值则判定电源适配器输入电源VCC_ADP为异常。
进一步地，通过PC0输出高电平控制LED D1亮红灯。
作为本发明的优选方案，所述步骤S3微控制器通过侦测PA1电压判断X86平台运行的处理器类型的标准包括：
标准1：设置X86平台处理器类型程序设定判断标准值v1≤0.8V，满足判断标准值则判定X86平台处理器类型为第1平台；
标准2：设置X86平台处理器类型程序设定判断标准值1.5≤v1≤2.0V，满足判断标准值则判定X86平台处理器类型为第2平台；
标准3：设置X86平台处理器类型程序设定判断标准值v1≥2.5V，满足判断标准值则判定X86平台处理器类型为第3平台；
所述的一种X86平台的电源时序控制方法可实现多系列处理器主板的硬件设计共用一套时序控制电路，大大提高时序控制电路通用性、控制逻辑可编程性和可复用性，还能精确进行电源上下电时序控制，防止闩锁造成的直接损坏和ESD造成的长期损坏，错开上电期间的浪涌电流，确保系统健壮性。
所述一种X86平台的电源时序控制方法，包括微控制器、时序控制及侦测输入信号、时序控制及侦测输出信号、电阻性元件R1、R2、R3、R4、复位输入信号NRST、晶振、LED D1、电源适配器输入电源VCC_ADP、微控制器供电电源VCC_3V3。
所述第一电阻性元件R1的一端上拉至所述VCC_3V3，另一端与所述电阻性元件R2的一端相连，且同时连接至所述微控制器的PA1端口，所述电阻性元件R2的另一端连接到GND；所述电阻性元件R3的一端上拉至所述VCC_ADP，另一端与所述电阻性元件R4的一端相连，且同时连接至所述微控制器的PA0端口，所述电阻性元件R4的另一端连接到GND。
所述NRST提供微控制器的外部复位信号，所述LED D1与微控制器的PC1管脚连接，用于指示所述VCC_ADP输入电源是否正常，本发明提出的NRST提供的外部复位信号能起到缩短调试时间，降低调试时间成本和电源时序控制技术风险。
作为本发明的优选方案， 所述微控制器包括但不限于控制器、CPLD。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明采用微控制器进行电源时序控制，微控制器内部Flash可预存储X86平台不同系列CPU上电时序程序，可实现多系列处理器主板的硬件设计共用一套时序控制电路，大大提高时序控制电路通用性、控制逻辑可编程性和可复用性；
2、本发明能精确进行电源上下电时序控制，防止闩锁造成的直接损坏和ESD造成的长期损坏，错开上电期间的浪涌电流，确保系统健壮性；
3、本发明能缩短调试时间，降低调试时间成本和电源时序控制技术风险。
附图说明
图1为一种X86平台的电源时序控制方法的电路图；
图2为一种X86平台的电源时序控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的不足，提供一种处理器电源时序控制电路技术，为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种X86平台的电源时序控制方法，包括以下步骤：
S1：接入电源适配器输入电源VCC_ADP及微控制器供电电源VCC_3V3，输入外部参考时钟和复位信号，完成微控制器初始化；
S2：微控制器通过侦测PA0电压判断电源适配器输入电源VCC_ADP是否正常；
S3：微控制器通过侦测PA1电压判断X86平台运行的处理器类型；
S4：微控制器根据对应的X86平台处理器类型调用对应的上电控制时序；
S5：微控制器判断主板时序状态，输出控制信号至时序的下一步骤，直至完成所有上电控制时序；
S6：微控制器根据对应的X86平台处理器类型调用对应的下电控制时序；
S7：微控制器判断主板时序状态，输出控制信号至时序的下一步骤，直至完成所有下电控制时序；
S8：平台处于关机状态；
S9：断开接入的电源适配器输入电源VCC_ADP及微控制器供电电源VCC_3V3。
作为本发明的优选方案，所述步骤S2中微控制器通过侦测PA0电压判断电源适配器输入电源VCC_ADP是否正常的标准包括：
标准1：设置电源适配器输入电源VCC_ADP程序设定标准值1V≤v0≤3V，满足判断标准值则判定电源适配器输入电源VCC_ADP为正常，通过PC0输出低电平控制LED D1灭；
标准2：设置电源适配器输入电源VCC_ADP程序设定标准值v0<1V或v0>3V，满足判断标准值则判定电源适配器输入电源VCC_ADP为异常，通过PC0输出高电平控制LED D1亮红灯。
作为本发明的优选方案，所述步骤S3微控制器通过侦测PA1电压判断X86平台运行的处理器类型的标准包括：
标准1：设置X86平台处理器类型程序设定判断标准值v1≤0.8V，满足判断标准值则判定X86平台处理器类型为第1平台；
标准2：设置X86平台处理器类型程序设定判断标准值1.5≤v1≤2.0V，满足判断标准值则判定X86平台处理器类型为第2平台；
标准3：设置X86平台处理器类型程序设定判断标准值v1≥2.5V，满足判断标准值则判定X86平台处理器类型为第3平台；
所述一种X86平台的电源时序控制方法的系统，包括微控制器、时序控制及侦测输入信号、时序控制及侦测输出信号、电阻性元件R1、R2、R3、R4、复位输入信号NRST、晶振、LEDD1、电源适配器输入电源VCC_ADP、微控制器供电电源VCC_3V3。
所述第一电阻性元件R1的一端上拉至所述VCC_3V3，另一端与所述电阻性元件R2的一端相连，且同时连接至所述微控制器的PA1端口，所述电阻性元件R2的另一端连接到GND；所述电阻性元件R3的一端上拉至所述VCC_ADP，另一端与所述电阻性元件R4的一端相连，且同时连接至所述微控制器的PA0端口，所述电阻性元件R4的另一端连接到GND。
实施例2
如图1所示，VCC_ADP为适配器电源网络，VCC_3V3为控制器供电。
PA0及PA1为控制器 ADC输入管脚，由适配器电压通过R3和R4分压得到PA0电压，控制器通过侦测PA0电压判定适配器电压是否输入正确，并通过PC1管脚控制LED D1的亮灭。PA1电压由R1及R2分压而来，控制器通过侦测该点电压值，判定运行的平台，并运行对应的程序控制平台上电时序。NRST管脚为控制器外部复位管脚，一般使用内部上电复位。PB0~PB13为时序控制信号输入管脚，用于判定主板时序状态，决定下一步控制信号的输出。PC1~PC14为控制信号输出管脚，由控制器判定当前时序状态，同时输出相应的信号进入时序下一步骤。PD0，PD1管脚连接晶体振荡器，为控制器工作提供时钟参考。PA13、PA14为一组I2C管脚，用于控制器程序烧录及调试。
如图2所示，开始运行时，适配器插入带所述时序控制线路的主板，控制器上电复位；
初始化后进入正常工作状态，控制器侦测电源电压是否正常，此时通过PA0端口采样ADC0点电压v0，若侦测电源电压异常，即该点电压不满足条件1V≤v0≤3V，代表适配器电压不在12V~36V之间，控制器视为工作电压异常，则通过拉高PC0点电压控制LED亮红灯；
若侦测电源电压正常，即v0电压满足1V≤v0≤3V，则进入到下一流程，控制器通过PA1端口采样ADC1点电压v1，ADC1处电压由图1示意图中R1，R2分压而来，如v1≤0.8V则控制器判定当前平台为第1平台，如1.5V≤v1≤2V则控制器判定当前平台为第2平台，如v1≥2.5V则控制器判定当前平台为第3平台；
当前平台确定后，进入下一流程，控制器即按照相应平台上电时序进行上电开机条件判定，控制信号输出。例如，当电源按键被按下时，控制器输出信号控制系统各电源打开，拉高CPU需要的时序信号；
当系统进行休眠，关机时，控制器也会根据特定平台下电关闭不同的电源，拉低相应的信号，直至控制器判定系统处于关机状态，如此时适配器依然为插入状态，则流程转到第二步继续循环，停在开机条件的判定处，一旦开机条件满足（例如电源按键被按下，唤醒信号被触发），即进入下一次的上电及下电时序中，直至适配器被拔出，退出循环。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种X86平台的电源时序控制方法，其特征在于，步骤如下：
步骤（1）、接入电源适配器输入电源VCC_ADP以及微控制器供电电源VCC_3V3，输入外部参考时钟和复位信号，完成微控制器初始化；
步骤（2）、微控制器通过侦测PA0电压判断电源适配器输入电源VCC_ADP是否正常；
步骤（3）、微控制器通过侦测PA1电压判断X86平台运行的处理器类型；
步骤（4）、微控制器根据对应的X86平台处理器类型调用对应的上电控制时序；
步骤（5）、微控制器判断主板时序状态，输出控制信号至时序的下一步骤，直至完成所有上电控制时序；
步骤（6）、微控制器根据对应的X86平台处理器类型调用对应的下电控制时序；
步骤（7）、微控制器判断主板时序状态，输出控制信号至时序的下一步骤，直至完成所有下电控制时序；
步骤（8）、平台处于关机状态；
步骤（9）、断开接入的电源适配器输入电源VCC_ADP及微控制器供电电源VCC_3V3。
2.根据权利要求1所述的一种X86平台的电源时序控制方法，其特征在于，所述步骤（2）中微控制器通过侦测PA0电压判断电源适配器输入电源VCC_ADP是否正常的标准包括：
标准1：设置电源适配器输入电源VCC_ADP程序设定标准值1V≤v0≤3V，满足判断标准值则判定电源适配器输入电源VCC_ADP为正常，通过PC0输出低电平控制LED D1灭；
标准2：设置电源适配器输入电源VCC_ADP程序设定标准值v0<1V或v0>3V，满足判断标准值则判定电源适配器输入电源VCC_ADP为异常，通过PC0输出高电平控制LED D1亮红灯。
3.根据权利要求1所述的一种X86平台的电源时序控制方法，其特征在于，
所述步骤（3）中微控制器通过侦测PA1电压判断X86平台运行的处理器类型的标准包括：
标准1：设置X86平台处理器类型程序设定判断标准值v1≤0.8V，满足判断标准值则判定X86平台处理器类型为第1平台；
标准2：设置X86平台处理器类型程序设定判断标准值1.5≤v1≤2.0V，满足判断标准值则判定X86平台处理器类型为第2平台；
标准3：设置X86平台处理器类型程序设定判断标准值v1≥2.5V，满足判断标准值则判定X86平台处理器类型为第3平台。
4.一种X86平台的电源时序控制方法的系统，其特征在于，包括微控制器、时序控制及侦测输入信号、时序控制及侦测输出信号、电阻性元件R1、R2、R3、R4、复位输入信号NRST、晶振、LED D1、电源适配器输入电源VCC_ADP、微控制器供电电源VCC_3V3。
5.根据权利要求4所述的一种X86平台的电源时序控制方法的系统，其特征在于，所述第一电阻性元件R1的一端上拉至微控制器供电电源VCC_3V3，另一端与所述电阻性元件R2的一端相连，且同时连接至所述微控制器的PA1端口。
6.根据权利要求4所述的一种X86平台的电源时序控制方法的系统，其特征在于，所述电阻性元件R2的另一端连接到GND。
7.根据权利要求4所述的一种X86平台的电源时序控制方法的系统，其特征在于，所述电阻性元件R3的一端上拉至所述VCC_ADP，另一端与所述电阻性元件R4的一端相连，且同时连接至所述微控制器的PA0端口。
8.根据权利要求4所述的一种X86平台的电源时序控制方法的系统，其特征在于，所述电阻性元件R4的另一端连接到GND。
9.根据权利要求4所述的一种X86平台的电源时序控制方法的系统，其特征在于，所述复位输入信号NRST提供微控制器的外部复位信号，所述LED D1与微控制器的PC1管脚连接，用于指示所述VCC_ADP输入电源是否正常。
10.根据权利要求4所述的一种X86平台的电源时序控制方法的系统，其特征在于，所述微控制器包括但不限于控制器、CPLD。
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