Rockchip RK805 PMIC: Versorgung, DTS und Debugging

Quelle RK-KF-YF-127 V1.1.1, RK805, Linux 3.10 / 4.4 / 4.19. PMIC-Module, Begriffe, Funktionen, DTS und Diagnose. Nur Plattformreferenz: PMIC, SoC, SDK/BSP, Kernel, Versorgung und Verdrahtung der ArmSoM-Platine prüfen. Keine Hardwarevalidierung. Nur chinesisches PDF vorhanden; alle vier Sprachen verwenden dessen Originalabbildungen einschließlich eingebetteter englischer Beschriftungen. Kein entsprechendes englisches PDF in dieser Charge. Hardwarebefehle wurden nicht ausgeführt.

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1. Grundlagen

1.1 Überblick

RK805 ist eine leistungsfähige PMIC mit 4 Hochstrom-DCDC, 3 LDO, 1 RTC und einstellbarer Einschaltreihenfolge. Systemversorgungen sind allgemein DCDC oder LDO; ihre Eigenschaften folgen (Einzelheiten separat nachschlagen).

1. DCDC: hoher Wirkungsgrad bei großer Ein-/Ausgangsspannungsdifferenz, jedoch größere Welligkeit und höhere Kosten; für große Spannungsdifferenzen und Lastströme. Üblich sind PWM (gutes dynamisches Welligkeitsverhalten, niedriger Wirkungsgrad) und PFM (hoher Wirkungsgrad, aber geringe Belastbarkeit).

1. LDO: bei großer Spannungsdifferenz niedriger Wirkungsgrad und geringe Kosten. Schaltungsoptimierungen erhöhen den Wirkungsgrad: Bei 1.1V LDO-Ausgang kann der Eingang beispielsweise vom DCDC VCCIO_3.3V gespeist werden. Soweit schaltungstechnisch möglich, den LDO am DCDC-Ausgang betreiben und die Einschaltreihenfolge beachten.

1.2 Funktionen

RK805 bietet vier Funktionsgruppen:

1. Regulator: Versorgungszustand jedes DCDC und LDO steuern.

1. RTC: Zeitmessung und Zeitgeber.

1. GPIO: out1 und out2 sind Push-Pull-Ausgänge; als normale GPIOs, jedoch nur ausgangsseitig nutzbar.

1. Pwrkey: Drücken/Loslassen der Einschalttaste erkennen und damit einen GPIO des AP einsparen.

1.3 Anschlussfunktionen

Originalabbildung aus chinesischem PDF — p.5

Besonders auf SLEEP und INT achten.

Originalabbildung aus chinesischem PDF — p.5

Originalabbildung aus chinesischem PDF — p.6

Pindefinitionen (zeilenweise aus den obigen Abbildungen übertragen; Quellnamen und I/O beibehalten)

1.4 Wichtige Begriffe

I2C-7-Bit-Slave-Adresse: 0x18. Die PMIC hat drei Betriebsarten.

1. Normalbetrieb: Im normalen Systembetrieb liegt pmic_sleep auf Low.

1. Schlaf: Zur Minimierung des Standby-Verbrauchs senkt die PMIC ihren Eigenverbrauch, reduziert einzelne Spannungen oder deaktiviert Ausgänge gemäß Produktbedarf. Der AP konfiguriert pmic_sleep per I2C für Schlaf und setzt es auf High. Beim Aufwachen des SoC wird es Low und die PMIC verlässt den Schlafmodus.

1. Abschalten: Der AP konfiguriert pmic_sleep per I2C zum Abschalten und setzt es auf High, um das gesamte System auszuschalten.

• pmic_sleep: Low = Normalbetrieb; High = Schlaf oder Abschalten.
• pmic_int: normalerweise High, bei Interrupt bis zur Bearbeitung Low.
• out1/out2: allgemeine GPIOs nur als Push-Pull-Ausgänge.
• pmic_pwron: Einschalttaste anschließen; der Treiber erkennt Drücken/Loslassen.
• DCDC: PWM (force PWM), PFM und dynamisches AUTO. AUTO ist effizienter, hat aber schlechteres dynamisches Welligkeitsverhalten. Für Stabilität läuft das System mit PWM und schläft mit AUTO PWM/PFM.
• DCDC3-Spannungseinstellung:

DCDC3 lässt sich nur durch externe Spannungsteilerwiderstände, nicht per Register einstellen. Bei Bedarf Hardware ändern; Rockchip nutzt ihn meist für VCC_DDR. Es folgen DCDC-/LDO-Bereiche.

1. DCDC-Spannungsbereich ist nicht kontinuierlich:

1. LDO-Spannungsbereich ist kontinuierlich:

1.5 Einschaltbedingungen und -reihenfolge

1. Einschalten: Eine Bedingung genügt — EN wechselt Low→High; EN bleibt High und RTC-Alarminterrupt tritt auf; EN bleibt High und PWRON wird gedrückt.

1. Einschaltreihenfolge: Verschiedene SoC-Plattformen können unterschiedliche Reihenfolgen der Versorgungen verlangen. Einzelheiten zu verfügbaren Reihenfolgen stehen im aktuellen Datenblatt.

Originalabbildung aus chinesischem PDF — p.7

Editierbare Übertragung von Tabelle 4-1: RK805-0 AP=Null, BOOT(OTP)=0; RK805-1 AP=RK3228, BOOT(OTP)=1; RK805-2 AP=RK1108, BOOT(OTP)=1.

2. Konfiguration

2.1 Treiber und menuconfig

Kernel 3.10: RK805 verwendet den RK816-Treiber:

drivers/mfd/rk816.c
drivers/input/misc/rk816-pwrkey.c
drivers/rtc/rtc-rk816.c
drivers/gpio/gpio-rk816.c
drivers/regulator/rk816-regulator.c

menuconfig-Einstellungen:

CONFIG_MFD_RK816
CONFIG_GPIO_RK816
CONFIG_RTC_RK816
CONFIG_REGULATOR_RK816
CONFIG_INPUT_RK816_PWRKEY

Kernel 4.4. RK805-Treiberdateien:

drivers/mfd/rk808.c
drivers/input/misc/rk8xx-pwrkey.c
drivers/rtc/rtc-rk808.c
drivers/gpio/gpio-rk8xx.c
drivers/regulator/rk818-regulator.c
drivers/clk/clk-rk808.c

menuconfig-Einstellungen:

CONFIG_MFD_RK808
CONFIG_RTC_RK808
CONFIG_GPIO_RK8XX
CONFIG_REGULATOR_RK818
CONFIG_INPUT_RK8XX_PWRKEY
CONFIG_COMMON_CLK_RK808

Kernel 4.19. RK805-Treiberdateien:

drivers/mfd/rk808.c
drivers/input/misc/rk805-pwrkey.c       // 跟4.4内核不同
drivers/rtc/rtc-rk808.c
drivers/pinctrl/pinctrl-rk805.c         // 跟4.4内核不同
drivers/regulator/rk808-regulator.c     // 跟4.4内核不同
drivers/clk/clk-rk808.c

menuconfig-Einstellungen:

CONFIG_MFD_RK808
CONFIG_RTC_RK808
CONFIG_PINCTRL_RK805
CONFIG_REGULATOR_RK808
CONFIG_INPUT_RK805_PWRKEY
CONFIG_COMMON_CLK_RK808

2.2 DTS-Konfiguration

Die DTS für Kernel 3.10 enthält I2C-Anbindung, Hauptknoten, regulator, rtc und poweroff.

&i2c1 {
    rk805: rk805@18 {
        reg = <0x18>;
        status = "okay";
    };
};

#include "../../../arm/boot/dts/rk805.dtsi"
&rk805 {
    gpios = <&gpio2 GPIO_A6 GPIO_ACTIVE_HIGH>, <&gpio2 GPIO_D2 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    rk805,system-power-controller;
    gpio-controller;
    #gpio-cells = <2>;

    rtc {
        status = "disabled";
    };

    regulators {
        rk805_dcdc1_reg: regulator@0 {
            regulator-name = "vdd_logic";
            regulator-min-microvolt = <700000>;
            regulator-max-microvolt = <1500000>;
            regulator-initial-mode = <0x1>;
            regulator-initial-state = <3>;
            regulator-boot-on;
            regulator-always-on;
            regulator-state-mem {
                regulator-state-mode = <0x2>;
                regulator-state-enabled;
                regulator-state-uv = <1000000>;
            };
        };
        rk805_dcdc2_reg: regulator@1 {
                    .............
        };
        rk805_dcdc3_reg: regulator@2 {
                    .............
        };
        .................................
    };
};

1. Vollständigen rk805-Knoten unter dem zugehörigen I2C-Knoten einfügen, status = “okay” setzen.

1. Hauptknoten: Folgendes nicht verändern.

rk805,system-power-controller：声明RK805具备管理系统下电的功能；
gpio-controller：声明RK805具有GPIO的功能；
#gpio-cells：使⽤者引⽤RK805的GPIO时需要指定的参数个数;

RK805-GPIO referenzieren: gpios = <&rk805 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;. Parameter 1 ist fest &rk805, Parameter 2 ist 0 (out1) oder 1 (out2), Parameter 3 die Polarität. Änderbares gpios im Hauptknoten benennt zuerst pmic_int, dann pmic_sleep.

1. Regulator-Eigenschaften:

• regulator-name: Versorgungsname möglichst gemäß Schaltplan; Abgleich in regulator_get.
• regulator-min-microvolt / regulator-max-microvolt: minimale/maximale Laufzeitspannung.
• regulator-initial-mode: DCDC-Laufzeitmodus, normalerweise 1; 1 force pwm, 2 auto pwm/pfm.
• regulator-state-mode: DCDC-Schlafmodus, normalerweise 2; dieselben Werte.
• regulator-initial-state: Suspend-Modus, muss 3 sein.
• regulator-boot-on: bei Registrierung einschalten.
• regulator-always-on: Abschalten im Betrieb verbieten und bei Registrierung einschalten.
• regulator-state-enabled: im Schlaf versorgt bleiben; zum Abschalten durch regulator-state-disabled ersetzen.
• regulator-state-uv: Standby-Spannung bei nicht abgeschalteter Versorgung.

Bei gleichen Werten von regulator-min-microvolt und regulator-max-microvolt setzt die Registrierung automatisch diese Spannung und aktiviert die Versorgung. regulator-boot-on oder regulator-always-on aktiviert ebenfalls: Gleiche Grenzwerte setzen die Spannung, unterschiedliche behalten die hardwareseitige PMIC-Einschaltspannung.

1. RTC: Zum Abschalten etwa in einem Box-Produkt den Knoten mit status = “disabled” ergänzen. Zum Aktivieren gesamten RTC-Knoten entfernen oder status = “okay” setzen.

1. Poweroff

gpio_poweroff {
    compatible = "gpio-poweroff";
    gpios = <&gpio2 GPIO_D2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
    status = "okay";
};

RK805 schaltet die gesamte PMIC durch High an pmic_sleep ab. Diesen Knoten unter der Wurzel ergänzen; gpios ist änderbar und benennt pmic_sleep.

Kernel-4.4-DTS: I2C-Anbindung, Hauptknoten, rtc, pwrkey, gpio und regulator.

&pinctrl {
    pmic {
        pmic_int_l: pmic-int-l {
        rockchip,pins =
            <2 6 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>;   /* gpio2_a6 */
        };
    };
};

&i2c1 {
    status = "okay";
    rk805: rk805@18 {
        compatible = "rockchip,rk805";
        status = "okay";
        reg = <0x18>;
        interrupt-parent = <&gpio2>;
        interrupts = <6 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pmic_int_l>;
        rockchip,system-power-controller;
        wakeup-source;
        gpio-controller;
        #gpio-cells = <2>;
        rtc {
            status = "disabled";
        };
        pwrkey {
            status = "disabled";
        };
        gpio {
            status = "okay";
        };
        regulators {
            compatible = "rk805-regulator";
            status = "okay";
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;
            vdd_logic: RK805_DCDC1@0 {
                regulator-compatible = "RK805_DCDC1";
                regulator-name = "vdd_logic";
                regulator-init-microvolt = <1100000>;
                regulator-min-microvolt = <712500>;
                regulator-max-microvolt = <1450000>;
                regulator-initial-mode = <0x1>;
                regulator-ramp-delay = <12500>;
                regulator-boot-on;
                regulator-always-on;
                regulator-state-mem {
                    regulator-mode = <0x2>;
                    regulator-on-in-suspend;
                    regulator-suspend-microvolt = <1000000>;
                };
            };

            vdd_arm: RK805_DCDC2@1 {
                .................
            };
            vcc_ddr: RK805_DCDC3@2 {
                .................
            };
            .............................
        };
    };
};

1. Vollständigen rk805-Knoten unter dem zugehörigen I2C-Knoten einfügen, status = “okay” setzen.

1. Hauptknoten: Folgendes nicht verändern.

compatible = "rockchip,rk805";
reg = <0x18>;
rockchip,system-power-controller;
wakeup-source;
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;

Änderbare Felder gemäß pinctrl-Regeln:

interrupt-parent: GPIO-Controller von pmic_int; interrupts: Pinindex und Polarität darin; pinctrl-names: fest “default”; pinctrl-0: Referenz auf pmic_int aus pinctrl.

1. rtc, pwrkey, gpio: Falls in menuconfig gewählt, aber nicht benötigt, entsprechende DTS-Knoten mit status = “disabled” ergänzen. Die Treiber bleiben deaktiviert; mögliche Boot-Fehlermeldungen können ignoriert werden. Zum Aktivieren Knoten entfernen oder status = “okay” setzen.

1. Regulator:

• regulator-compatible: Abgleichname bei Registrierung; nicht ändern, sonst Ladefehler.
• regulator-name: Versorgungsname gemäß Hardware; von regulator_get verwendet.
• regulator-init-microvolt: Initialspannung in u-boot, im Kernel unwirksam.
• regulator-min-microvolt / regulator-max-microvolt: Laufzeitminimum/-maximum.
• regulator-initial-mode: Laufzeit-DCDC-Modus, normalerweise 1; 1 force pwm, 2 auto pwm/pfm.
• regulator-mode: Schlafmodus, normalerweise 2; dieselben Werte.
• regulator-initial-state: Suspend-Modus, muss 3 sein.
• regulator-boot-on: bei Registrierung aktivieren.
• regulator-always-on: Abschalten im Betrieb verbieten, bei Registrierung aktivieren.
• regulator-ramp-delay: DCDC-Spannungsanstiegszeit, fest 12500.
• regulator-on-in-suspend: Versorgung im Schlaf behalten; zum Abschalten regulator-off-in-suspend.
• regulator-suspend-microvolt: Standby-Spannung bei aktiver Versorgung.

Kernel 4.19: DTS wie 4.4, jedoch ohne gpio-Unterknoten. Andere Module referenzieren RK805-Pins weiterhin mit gpios = <&rk805 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;.

2.4 Funktionsschnittstellen

Die folgenden Schnittstellen decken den üblichen Bedarf ab: regulator ein-/ausschalten sowie Spannung setzen und auslesen.

1. Regulator beziehen: struct regulator *regulator_get(struct device *dev, const char *id). dev darf NULL sein; id entspricht regulator-name in der DTS.

1. Regulator freigeben: void regulator_put(struct regulator *regulator)

1. Regulator einschalten: int regulator_enable(struct regulator *regulator)

1. Regulator ausschalten: int regulator_disable(struct regulator *regulator)

1. Spannung lesen: int regulator_get_voltage(struct regulator *regulator)

1. Spannung setzen: int regulator_set_voltage(struct regulator *regulator, int min_uV, int max_uV). Der Aufrufer muss min_uV = max_uV gewährleisten.

1. Beispiel

struct regulator *rdev_logic;

rdev_logic = regulator_get(NULL, "vdd_logic");          // 获取vdd_logic
regulator_enable(rdev_logic);                           // 使能vdd_logic
regulator_set_voltage(rdev_logic, 1100000, 1100000);    // 设置电压1.1v
regulator_disable(rdev_logic);                          // 关闭vdd_logic
regulator_put(rdev_logic);                              // 释放vdd_logic

Kernel 4.4 und 4.19 bieten auch devm_-Regulator-Schnittstellen zur Ressourcenverwaltung.

3. Debugging

3.1 Kernel 3.10

Die PMIC-Treiberlogik ist einfach; entscheidend sind Registerwerte. Knoten: /sys/rk816/rk816_test. Lesen: echo r [addr] > /sys/rk816/rk816_test. Schreiben: echo w [addr] [value] > /sys/rk816/rk816_test. Beispiel echo r 0x2f > /sys/rk816/rk816_test liest 0x2f, im Beispiel 0x9b.

Transkription lesbarer Bildinhalte (Quellbeispiel; unlesbare abgeschnittene Randfragmente werden nicht geraten):

1|shell@rk3228h:/ # echo r 0x2f > /sys/rk816/rk816_test
[  283.091704]  [2:             sh:  618] ------zhangqing: get cmd = r
[  283.091766]  [2:             sh:  618] CMD : r 2f
[  283.091914]  [2:             sh:  618]
[  283.091914]  [2:             sh:  618] 2f 9b

Originalabbildung aus chinesischem PDF — p.14

echo w 0x2f 0x9c > /sys/rk816/rk816_test setzt Register 0x2f auf 0x9c.

Nach dem Schreiben erneut lesen, um den Erfolg zu überprüfen.

Transkription lesbarer Bildinhalte (Quellbeispiel; unlesbare abgeschnittene Randfragmente werden nicht geraten):

1|shell@rk3228h:/ # echo r 0x2f > /sys/rk816/rk816_test
[  283.091704]  [2:             sh:  618] ------zhangqing: get cmd = r
[  283.091766]  [2:             sh:  618] CMD : r 2f
[  283.091914]  [2:             sh:  618]
[  283.091914]  [2:             sh:  618] 2f 9b

Originalabbildung aus chinesischem PDF — p.15

3.2 Kernel 4.4

Befehlssyntax wie 3.10, aber unter 4.4 lautet der Pfad /sys/rk8xx/rk8xx_dbg.

3.3 Kernel 4.19

Siehe Befehle für Kernel 4.4.

Redaktionshinweis: Die Spannungstabelle enthält 0.737.5; mutmaßlicher Tippfehler unverändert übernommen. Registerbilder sind Quellbeispiele, keine ArmSoM-Messungen.