Полное руководство Rockchip RK816 PMIC: выводы, последовательность питания, DTS и отладка

Китайский оригинал V1.0.1, ядра 3.10 / 4.4 / 4.19. Техническое предисловие описывает понятия, функции, DTS и диагностику модулей RK816; технический текст сохранён полностью. Английского PDF нет; все языки используют рисунки китайского PDF, часть подписей уже английская. Это платформенный справочник: проверьте PMIC, SoC, дерево питания, выводы, SDK/BSP и ядро конкретной ArmSoM. Совместимость всех плат не заявляется; аппаратных испытаний не было.

Изменение напряжений, режимов выводов и регистров может выключить или повредить оборудование; примеры оригинала не выполнялись. 0.737.5, различия таблиц напряжений/последовательности, regulator-ramp-delay 12500 против 6001 в примере и «четыре функции» при другом количестве пунктов сохранены без предположительных исправлений. Пример основного свойства reg = <0x18> отличается от 0x1a в полном DTS и адресе I2C; сохранён по оригиналу и требует проверки до применения. Имя вывода NRESPWON также сохранено по рисунку.

ArmSoM Docs · Rockchip kernel

1. Основы

1.1 Обзор

RK816 — высокопроизводительный PMIC с 4 сильноточными DCDC, 1 преобразователем BOOST, 6 LDO, 1 выходом OTG, 1 RTC и настраиваемой последовательностью включения. Также встроены импульсная зарядка, интеллектуальное управление путём питания и счётчик кулонов. Источники делятся на DCDC и LDO; далее приведены общие свойства, подробности — в дополнительной литературе.

1. DCDC: высокий КПД при большой разнице входного и выходного напряжений, но относительно большие пульсации и стоимость. Применяется при большом перепаде напряжения и токе нагрузки. Обычно доступны PWM (хорошие пульсации/переходная характеристика, меньший КПД) и PFM (высокий КПД, меньшая нагрузочная способность).

2. LDO: низкий КПД при большом перепаде напряжения, но низкая стоимость. Для повышения КПД оптимизируют систему: например, вход LDO с выходом 1.1V можно питать от DCDC VCCIO_3.3V. Если схема позволяет, подключайте вход LDO к выходу DCDC, учитывая последовательность включения.

1.2 Функции

С точки зрения пользователя функции RK816 описаны как четыре части:

1. regulator: управление состоянием отдельных источников DCDC и LDO.

2. rtc: часы, отсчёт времени и связанные функции.

3. gpio: out1 и out2 — двухтактные выходы, доступные как обычные GPIO, но только на выход.

4. pwrkey: определяет нажатие/отпускание кнопки питания, экономя один GPIO AP.

5. Зарядка и измерение заряда здесь подробно не рассматриваются; см. Rockchip_RK818_RK816_Developer_Guide_Fuel_Gauge_CN.

1.3 Функции выводов

Оригинальный рисунок китайского PDF · p5

В следующих описаниях особое внимание уделите выводам SLEEP и INT.

Оригинальный рисунок китайского PDF · p6

Оригинальный рисунок китайского PDF · p6

Редактируемая транскрипция исходных таблиц выше.

1.4 Важные понятия

Адрес I2C: 7-битный адрес ведомого 0x1a. PMIC имеет три режима работы.

1. Режим PMIC normal: при обычной работе системы PMIC находится в normal, а pmic_sleep имеет низкий уровень.

2. Режим PMIC sleep снижает потребление PMIC при приостановке системы. По требованиям изделия напряжения отдельных линий снижают либо отключают выходы. В ожидании AP через I2C настраивает pmic_sleep для sleep и поднимает его для входа в сон. При пробуждении SoC вывод возвращается в низкий уровень и PMIC выходит из сна.

3. Режим PMIC shutdown: при выключении системы PMIC отключает всё системное питание. AP через I2C настраивает pmic_sleep для shutdown, затем поднимает pmic_sleep для перехода в shutdown.

Вывод pmic_sleep:

Обычно низкий уровень удерживает PMIC в normal; высокий переводит его в sleep или shutdown.

pmic_int: обычно высокий; при прерывании становится низким и остаётся таким до обработки прерывания.

pmic_pwron: подключите к нему аппаратную кнопку питания; драйвер определяет нажатие/отпускание.

Режимы DCDC: кроме PWM (force PWM) и PFM, режим AUTO динамически переключает PWM/PFM. PMIC поддерживает PWM и AUTO PWM/PFM. AUTO повышает КПД, но ухудшает пульсации/переходную характеристику. Для стабильности при работе используется PWM, при suspend — AUTO PWM/PFM.

Напряжение DCDC3: регистры не позволяют менять напряжение этой особой линии; оно задаётся внешним резистивным делителем. Для изменения напряжения измените внешнюю схему. В решениях Rockchip линия обычно питает VCC_DDR.

Диапазоны регулировки DCDC и LDO при работе:

out1/out2: обычные двухтактные GPIO, поддерживающие только выход.

1. Прерывистые диапазоны напряжений DCDC:

1. Непрерывные напряжения LDO:

1.5 Условия и последовательность включения

1. Условия включения: достаточно любого из следующих условий:

• EN переходит из низкого уровня в высокий.
• EN остаётся высоким и возникает прерывание будильника RTC.
• EN остаётся высоким и нажата кнопка PWRON.

1. Последовательность включения: требования к порядку включения линий могут различаться между SoC. Ниже приведены последовательности; конкретные требования уточняйте по актуальному datasheet.

Оригинальный рисунок китайского PDF · p8

Таблица последовательности переписана с оригинального рисунка; пустые поля, x, OTP и ON/OFF сохранены.

2. Конфигурация

2.1 Драйверы и menuconfig

Конфигурация ядра 3.10. Файлы RK816 (повторное использование драйвера RK816):

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
drivers/power/rk816_battery.c

Эталонный файл DTS RK816:

arch/arm/boot/dts/rk816.dtsi
arch/arm/boot/dts/rk3126-86v-rk816.dts

Соответствующие символы menuconfig:

CONFIG_MFD_RK816
CONFIG_GPIO_RK816
CONFIG_RTC_RK816
CONFIG_REGULATOR_RK816
CONFIG_INPUT_RK816_PWRKEY
CONFIG_BATTERY_RK816

Конфигурация ядра 4.4. Файлы драйвера RK816:

drivers/mfd/rk808.c
drivers/input/misc/rk8xx-pwrkey.c
drivers/rtc/rtc-rk808.c
drivers/gpio/gpio-rk8xx.c
drivers/regulator/rk808-regulator.c
drivers/clk/clk-rk808.c
drivers/power/rk816_battery.c

Соответствующие символы menuconfig:

CONFIG_MFD_RK808
CONFIG_RTC_RK808
CONFIG_GPIO_RK8XX
CONFIG_REGULATOR_RK808
CONFIG_INPUT_RK8XX_PWRKEY
CONFIG_COMMON_CLK_RK808
CONFIG_BATTERY_RK816

Конфигурация ядра 4.19. Файлы драйвера RK816:

drivers/mfd/rk808.c
drivers/input/misc/rk816-pwrkey.c       // 跟4.4内核不同
drivers/rtc/rtc-rk808.c
drivers/pinctrl/pinctrl-rk816.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
drivers/power/rk816_battery.c

Соответствующие символы menuconfig:

CONFIG_MFD_RK808
CONFIG_RTC_RK808
CONFIG_PINCTRL_RK816
CONFIG_REGULATOR_RK808
CONFIG_INPUT_RK816_PWRKEY
CONFIG_COMMON_CLK_RK808
CONFIG_BATTERY_RK816

2.2 Конфигурация DTS

Конфигурация ядра 3.10

DTS содержит подключение I2C, основные свойства и разделы regulator, rtc и poweroff.

&i2c1 {
    rk816: rk816@1a {
        reg = <0x1a>;
        status = "okay";
    };
};

/include/ "rk816.dtsi"
&rk816 {
    gpios = <&gpio1 GPIO_A5 GPIO_ACTIVE_HIGH>, <&gpio1 GPIO_A1 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    rk816,system-power-controller;
    rk816,support_dc_chg = <1>;/*1: dc chg; 0:usb chg*/
    io-channels = <&adc 0>;
    gpio-controller;
    #gpio-cells = <2>;
    rtc {
        status = "okay";
    };

    regulators {
        rk816_dcdc1_reg: regulator@0{
            regulator-name= "vdd_arm";
            regulator-min-microvolt = <700000>;
            regulator-max-microvolt = <1500000>;
            regulator-initial-mode = <0x1>;
            regulator-initial-state = <3>;
            regulator-always-on;
            regulator-state-mem {
                regulator-state-mode = <0x2>;
                regulator-state-disabled;
                regulator-state-uv = <900000>;
            };
        };

        rk816_dcdc2_reg: regulator@1 {
            regulator-name= "vdd_logic";
            regulator-min-microvolt = <700000>;
            regulator-max-microvolt = <1500000>;
            regulator-initial-mode = <0x1>;
            regulator-initial-state = <3>;
            regulator-always-on;
            regulator-state-mem {
                regulator-state-mode = <0x2>;
                regulator-state-enabled;
                regulator-state-uv = <1000000>;
            };
        };
        rk816_dcdc3_reg: regulator@2 {
                    .............
        };
        .................................
    };
};

1. Подключение I2C: разместите весь узел RK816 внутри соответствующего i2c и установите status = "okay";.

2. Основные свойства — следующее не изменять:

rk816,system-power-controller: объявляет управление выключением системы через RK816.

gpio-controller: объявляет GPIO-функции RK816.

#gpio-cells: число аргументов при обращении к GPIO RK816.

Для GPIO RK816 используйте gpios = <&rk816 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;. Первый аргумент &rk816 неизменяемый. Второй — индекс GPIO: только 0 = out1 или 1 = out2. Третий — полярность GPIO. Настраиваемое основное свойство gpios задаёт сначала pmic_int, затем pmic_sleep.

1. regulator

• regulator-name: Имя питания; рекомендуется совпадение со схемой. Используется regulator_get.

• regulator-min-microvolt: Минимальное регулируемое напряжение при работе.

• regulator-max-microvolt: Максимальное регулируемое напряжение при работе.

• regulator-initial-mode: Рабочий режим DCDC, обычно 1: 1 = force PWM; 2 = auto PWM/PFM.

• regulator-state-mode: Режим DCDC во сне, обычно 2: 1 = force PWM; 2 = auto PWM/PFM.

• regulator-initial-state: Состояние suspend; обязательно 3.

• regulator-boot-on: Включает линию при регистрации regulator.

• regulator-always-on: Запрещает отключение при работе и включает линию при регистрации.

• regulator-state-enabled: Сохраняет питание во сне; для отключения заменить на regulator-state-disabled.

• regulator-state-uv: Напряжение ожидания, если линия остаётся включённой.

Примечания:

Если regulator-min-microvolt равен regulator-max-microvolt, framework при регистрации задаёт это напряжение и включает линию без вмешательства пользователя.

При наличии regulator-boot-on или regulator-always-on framework включает линию при регистрации. При равенстве минимального и максимального напряжений устанавливается это значение; при различии сохраняется аппаратное напряжение включения PMIC по умолчанию.

1. rtc: если RTC не нужен (например, в ТВ-приставке), добавьте показанный выше узел и явно задайте status = "disabled". Для включения RTC удалите весь узел RTC либо задайте status = "okay".

2. poweroff

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

RK816 отключает весь PMIC при высоком pmic_sleep, поэтому этот узел добавляется в корень. Настраиваемое свойство gpios указывает pmic_sleep. Если функция не зарегистрирована, доступно программное выключение RK816 по тому же процессу, что у RK808 и RK818.

DTS ядра 4.4: подключение i2c, основные свойства, rtc, pwrkey, gpio и regulator.

&pinctrl {
    pmic {
        pmic_int_l: pmic-int-l {
        rockchip,pins =
            <2 6 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>;   /* gpio2_a6 */
        };
    };
};
&i2c1 {
    status = "okay";
    rk816: pmic@1a {
        compatible = "rockchip,rk816";
        reg = <0x1a>;
        interrupt-parent = <&gpio0>;
        interrupts = <2 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pmic_int_l>;
        rockchip,system-power-controller;
        wakeup-source;
        gpio-controller;
        #gpio-cells = <2>;
        #clock-cells = <1>;
        clock-output-names = "rk816-clkout1", "rk816-clkout2";
        extcon = <&u2phy>;
        vcc1-supply = <&vcc_sys>;
        vcc2-supply = <&vcc_sys>;
        vcc3-supply = <&vcc_sys>;
        vcc4-supply = <&vcc_sys>;
        vcc5-supply = <&vcc_io>;
        vcc6-supply = <&vcc_sys>;
        gpio {
            status = "okay";
        };
        pwrkey {
            status = "okay";
        };
        rtc {
            status = "okay";
        };
        battery {
            compatible = "rk816-battery";
            ocv_table = < 3500 3625 3685 3697 3718 3735 3748
                    3760 3774 3788 3802 3816 3834 3853
                    3877 3908 3946 3975 4018 4071 4106>;
            design_capacity = <2500>;
            design_qmax = <2750>;
            bat_res = <100>;
            max_input_current = <1500>;
            max_chrg_current = <1300>;
            max_chrg_voltage = <4200>;
            sleep_enter_current = <300>;
            sleep_exit_current = <300>;
            sleep_filter_current = <100>;
            power_off_thresd = <3500>;
            zero_algorithm_vol = <3850>;
            max_soc_offset = <60>;
            monitor_sec = <5>;
            virtual_power = <0>;
            power_dc2otg = <0>;
            dc_det_adc = <0>;
        };

        regulators {

            vdd_arm: DCDC_REG1{
                regulator-name= "vdd_arm";
                regulator-min-microvolt = <750000>;
                regulator-max-microvolt = <1500000>;
                regulator-ramp-delay = <6001>;
                regulator-initial-mode = <1>;
                regulator-always-on;
                regulator-boot-on;
                regulator-state-mem {
                    regulator-off-in-suspend;
                    regulator-suspend-microvolt = <900000>;
                };
            };

            vdd_log: DCDC_REG2 {
                regulator-name= "vdd_logic";
                regulator-min-microvolt = <750000>;
                regulator-max-microvolt = <1500000>;
                regulator-ramp-delay = <6001>;
                regulator-initial-mode = <1>;
                regulator-always-on;
                regulator-boot-on;
                regulator-state-mem {
                    regulator-on-in-suspend;
                    regulator-suspend-microvolt = <1000000>;
                };
            };
            vcc_ddr: RK816_DCDC3@2 {
                .................
            };
            .............................
        };
    };
};

1. Подключение i2c: разместите полный узел RK816 в соответствующем i2c и задайте status = "okay";.

2. Основные свойства — следующее не изменять:

compatible = "rockchip,rk816";
reg = <0x18>;
rockchip,system-power-controller;
wakeup-source;
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;

Настройка по правилам pinctrl:

• interrupt-parent: контроллер GPIO, которому принадлежит pmic_int.
• interrupts: индекс и полярность pmic_int в этом контроллере.
• pinctrl-names: не изменять, фиксированное “default”.
• pinctrl-0: ссылка на pmic_int, определённый в pinctrl.

1. rtc, pwrkey и gpio: если они выбраны в menuconfig, но не нужны, добавьте соответствующие узлы DTS с status = "disabled". Драйверы не загрузятся; возникающие при загрузке ошибки в этом случае можно игнорировать. Для включения удалите узлы либо задайте status = "okay".

2. regulator

• regulator-compatible: Имя для сопоставления драйвера; изменение приводит к ошибке загрузки.

• regulator-name: Имя питания; рекомендуется совпадение со схемой. Используется regulator_get.

• regulator-init-microvolt: Начальное напряжение в U-Boot; в ядре не действует.

• regulator-min-microvolt: Минимальное регулируемое напряжение при работе.

• regulator-max-microvolt: Максимальное регулируемое напряжение при работе.

• regulator-initial-mode: Рабочий режим DCDC, обычно 1: 1 = force PWM; 2 = auto PWM/PFM.

• regulator-mode: Режим DCDC во сне, обычно 2: 1 = force PWM; 2 = auto PWM/PFM.

• regulator-initial-state: Состояние suspend; обязательно 3.

• regulator-boot-on: Включает линию при регистрации regulator.

• regulator-always-on: Запрещает отключение при работе и включает линию при регистрации.

• regulator-ramp-delay: Время нарастания напряжения DCDC; фиксированное значение оригинала 12500.

• regulator-on-in-suspend: Сохраняет питание во сне; для отключения заменить на regulator-off-in-suspend.

• regulator-suspend-microvolt: Напряжение ожидания при сохранённом питании.

DTS ядра 4.19

См. DTS ядра 4.4. Отличие: в ядре 4.19 дочерний узел gpio больше не нужен, но другие модули по-прежнему обращаются к выводам RK816 через gpios = <&rk816 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;.

2.3 Программные интерфейсы

Следующие интерфейсы покрывают обычные операции regulator: включение, выключение, установка и чтение напряжения.

1. Получить regulator:

struct regulator *regulator_get(struct device *dev, const char *id)

По умолчанию dev = NULL; id соответствует regulator-name в DTS.

1. Освободить regulator:

void regulator_put(struct regulator *regulator)

1. Включить regulator:

int regulator_enable(struct regulator *regulator)

1. Отключить regulator:

int regulator_disable(struct regulator *regulator)

1. Получить напряжение regulator:

int regulator_get_voltage(struct regulator *regulator)

1. Установить напряжение regulator:

int regulator_set_voltage(struct regulator *regulator, int min_uV, int max_uV)

Вызывающая сторона обязана обеспечить min_uV = max_uV.

1. Пример

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

Ядра 4.4 и 4.19 также предоставляют интерфейсы regulator с префиксом devm_, управляющие выделяемыми ресурсами.

3. Debug

3.1 3.10 ядро

Логика драйверов PMIC относительно проста; основное внимание уделяется конечным значениям регистров. Обычный способ отладки — чтение регистров RK816 через /sys/rk816/rk816_test.

Чтение: echo r [addr] > /sys/rk816/rk816_test

Запись: echo w [addr] [value] > /sys/rk816/rk816_test

Пример: echo r 0x2f > /sys/rk816/rk816_test читает регистр 0x2f; результат оригинала — 0x9b.

Оригинальный рисунок китайского PDF · p16

echo w 0x2f 0x9c > /sys/rk816/rk816_test задаёт регистру 0x2f значение 0x9c. После записи прочитайте значение повторно для проверки.

Оригинальный рисунок китайского PDF · p17

Проверка оригинала: пример записи задаёт 0x9c, но следующий рисунок по-прежнему показывает чтение 0x9b и повторяет предыдущий снимок. Он не доказывает успешную запись; нужна отдельная безопасная проверка на реальном оборудовании.

3.2 4.4 ядро

Формат команд такой же, как в ядре 3.10; меняется только путь. Ядро 4.4 использует /sys/rk8xx/rk8xx_dbg.

3.3 4.19 ядро

См. команды для ядра 4.4.