Rockchip RK809 PMIC 完整开发指南：引脚、时序、DTS、电源与调试

来源为中文原稿 V1.0.0，适用内核 4.4 / 4.19。原技术前言介绍 RK809 各子模块的概念、功能、DTS 配置及常见问题定位，正文完整保留。未提供英文 PDF；四语均使用中文 PDF 原图，原图部分标签本身为英文。本文仅为平台参考：必须核对实际 ArmSoM 板卡所装 PMIC、SoC、电源树、引脚、SDK/BSP 与内核匹配关系，不表示所有 ArmSoM 均支持，未进行硬件实测。

电压、引脚模式和寄存器写入可导致掉电或硬件损坏；以下均为原文示例，未执行。原文 0.737.5、电压档位/时序表的差异、regulator-ramp-delay 说明12500与示例6001、功能声称4部分而列表数量不符均按源保留，不猜改。原文“PCIE”关机位置、rockchi路径、DCDC3仅外部分压与时序表内部档位的差异需核对BSP；末页3.1/3.2标题原稿仅写“内核”，未擅补版本。

ArmSoM Docs · Rockchip kernel

1. 基础

1.1 概述

RK809 是一款高性能 PMIC,RK809 集成 5 个大电流 DCDC、9 个 LDO、2 个开关SWITCH、 1个RTC、1个高性能CODEC、可调上电时序等功能。

系统中各路电源总体分为两种:DCDC 和 LDO。

两种电源的总体特性如下(详细资料请自行搜索):

DCDC:输入输出压差大时,效率高,但是存在纹波比较大的问题,成本高,所以大压差,大电流负载时使用。

一般有两种工作模式。

PWM 模式:纹波瞬态响应好,效率低;PFM 模式:效率高,但是负载能力差。

LDO:输入输出压差大时,效率低,成本低,为了提高 LDO 的转换效率,系统上会进行相关优化如:LDO 输出电压为 1.1V,为了提高效率,其输入电压可以从 VCCIO_3.3V 的 DCDC 给出。

所以电路上如果允许尽量将 LDO 接到 DCDC 输出回路,但是要注意上电时序。

1.2 功能

从使用者的⻆度看,RK809 的功能概况起来可以分为 4 个部分:

regulator 功能:控制各路 DCDC、LDO 电源状态;
rtc 功能:提供时钟计时、定时等功能;
gpio 功能:可当普通 gpio 使用,有pinctrl的功能;
pwrkey 功能:检测 power 按键的按下/释放,可以为 AP 节省一个 gpio;
clk 功能:有两个32.768KHZ时钟输出,一个不可以控常开,一个是软件可控;
codec 功能:采样率最高支持到192KHZ,支持16bit和32bit,支持DAC、ADC PDM等(此功能暂不在本文档中介绍,后面会有专有文档补充说明)。

1.3 芯片引脚功能

中文 PDF 原图 · p6

中文 PDF 原图 · p6

下面描述中,SLEEP 和 INT 引脚需要重点关注,而且具有扩展gpio功能的sleep脚:

中文 PDF 原图 · p7

中文 PDF 原图 · p7

中文 PDF 原图 · p7

中文 PDF 原图 · p7

中文 PDF 原图 · p8

中文 PDF 原图 · p8

以下为上方原图的可编辑转录。

引脚号	名称	描述
1	SCL	I2C时钟输入
2	SDA	I2C数据输入/输出
3	LDO7	LDO7输出
4	VCC7	LDO7/8/9电源
5	LDO8	LDO8输出
6	LDO9	LDO9输出
7	INT	中断请求，开漏
8	FB2	BUCK2输出反馈电压
9	SW2	BUCK2开关节点
10	VCC2	BUCK2电源
11	VCC1	BUCK1电源
12	SW1	BUCK1开关节点
13	FB1	BUCK1输出反馈电压
14	LRCLK	I2S帧时钟
15	BCLK	I2S位时钟
16	MCLK	I2S主时钟输入
17	SDI	I2S DAC输入数据
18	SDO/PDMDATA	I2S ADC输出数据/DSADC的PDM数据
19	PDMCLK	DSADC输出的PDM CLK
20	LDO3	LDO3输出
21	LDO2	LDO2输出
22	VCC5	LDO1/2/3电源
23	LDO1	LDO1输出
24	VCC3	BUCK3电源
25	SW3	BUCK3开关节点
26	VBUCK3	BUCK3输出
27	FB3	BUCK3输出反馈电压
28	LDO4	LDO4输出
29	LDO5	LDO5输出
30	VCC6	LDO4/5/6电源
31	LDO6	LDO6输出
32	SPKP_OUT	扬声器驱动正输出
33	VCC_SPK_HP	扬声器和电荷泵电源
34	SPKN_OUT	扬声器驱动负输出
35	VCC_CPVSS	耳机负电源
36	CPN	电荷泵负开关节点
37	CPP	电荷泵正开关节点
38	VCC_CPVDD	耳机正电源
39	HPL_OUT	耳机左声道输出
40	HP_SNS	耳机参考地
41	HPR_OUT	耳机右声道输出
42	MICIN	麦克风负输入
43	MICIP	麦克风正输入
44	VCC_1P8A	内部1.8V模拟电路电源
45	VCC_RTC	电源滤波
46	VREF	内部参考电压
47	GNDREF	参考地
48	VCC_1P8D	内部1.8V数字电路电源
49	SLEEP	睡眠模式控制输入
50	XIN	32.768KHz晶体振荡器输入
51	XOUT	32.768KHz晶体振荡器输出
52	PWRON	电源键输入，低有效，内部17k电阻上拉至VCC_RTC
53	SW5	BUCK5开关节点
54	VCC9	BUCK5 / SWOUT1电源
55	SWOUT1	SWITCH1输出
56	BATDIV	电池正极分压
57	VCC8	SWOUT2电源
58	SWOUT2	SWITCH2输出
59	FB5	BUCK5输出反馈电压
60	EXT_EN	外部高压BUCK使能信号
61	VDC	首次超过0.55V时启动PMIC（上升沿触发）；通常连接外部电源的分压器
62	SNSP	电池充放电电流检测正端
63	SNSN	电池充放电电流检测负端
64	FB4	BUCK4输出反馈电压
65	SW4	BUCK4开关节点
66	VCC4	BUCK4电源
67	RESETB	上电后的复位引脚，低有效
68	CLK32K	32.768KHz时钟输出，开漏
Exposed pad	Exposed ground	地

1.4 重要概念

I2C 地址7 位从机地址:0x20PMIC 有 3 种工作模式

PMIC normal 模式系统正常运行时 PMIC 处于 normal 模式,此时 pmic_sleep 为低电平。
PMIC sleep 模式系统休眠时需要待机功耗尽量低,PMIC 会切到 sleep 模式减低自身功耗,这时候一般会降低某些路的输出电压,或者直接关闭输出,这可以根据实际产品需求进行配置。

系统待机时 AP 通过 I2C指令把 pmic_sleep 配置成 sleep 模式,然后拉高 pmic_sleep 即可让 PMIC 进入 sleep 状态;当SoC 唤醒时 pmic_sleep 恢复为低电平,PMIC 退出休眠模式。

PMIC shutdown 模式当系统进入关机流程的时候,PMIC 需要完成整个系统的电源下电操作。

AP 通过 I2C 指令把pmic_sleep 配置成 shutdown 模式,然后拉高 pmic_sleep 即可让 PMIC 进入 shutdown 状态。

pmic_sleep 引脚

常态为低电平,PMIC 处于 normal 模式。

当引脚拉高的时候会切换到 sleep 或者 shutdown 的模式。

RK809上这个脚是有复用功能的,可以通过pinctrl切换,选择需要的功能:

SLEEP功能,用于SLEEP模式切换;
关机功能,用于POWER DOWN;
复位功能,用于RESET;
空闲,没有作用;

pmic_int 引脚

常态为高电平,当有中断产生的时候变为低电平。

如果中断没有被处理,则会一直维持低电平。

pmic_pwron 引脚

pwrkey 的功能需要硬件上将 power 按键接到这个引脚,驱动通过这个引脚来判断按下/释放。

各路 DCDC 的工作模式

DCDC 有 PWM(也叫 force PWM)、PFM 模式,但是 PMIC 有一种模式会动态切换 PWM、PFM,这就是我们通常所说的 AUTO 模式。

PMIC 支持 PWM、AUTO PWM/PFM 两种模式,AUTO模式效率高但是纹波瞬态响应会差。

出于系统稳定性考虑,运行时都是设置为 PWM 模式,系统进入休眠时会选择切换到 AUTO PWM/PFM。

DCDC3 电压调节

DCDC3 这路电源比较特殊,不能通过寄存器修改电压,只能通过外部电路的分压电阻进行调节,所以如果需要修改电压请修改外围硬件,在 Rockchip 的方案上一般作为 VCC_DDR 使用。

DCDC 和 LDO 的运行时电压调节范围

DCDC 电压范围不连续:

电压范围(V)	步进值(mV)	具体档位值(V)
0.7125 ~ 1.5	12.5	0.7125、0.725、0.737.5、 ……、1.5
1.6 ~ 2.4	100	1.6、1.7、1.8、1.9、……、2.4

LDO 电压连续:

电压范围(V)	步进值(mV)	具体档位值(V)
0.6 ~ 3.4	25	0.6、0.625、0.65、0.675、…… 、3.4

1.5 上电条件和时序

上电条件只要满足下面任意一个条件即可以实现 PMIC 上电:EN 信号从低电平变高电平触发EN 信号保持高电平,且 RTC 闹钟中断触发EN 信号保持高电平,按 PWRON 键触发EN 信号保持高电平,充电器插入
上电时序每款 SOC 平台对各路电源上电时序要求可能不一样,目前上电时序有如下情况,具体请参考最新的datasheet:

中文 PDF 原图 · p10

中文 PDF 原图 · p10

中文 PDF 原图 · p10

中文 PDF 原图 · p10

原图时序表转录；空白、x、OTP、ON/OFF 按原稿保留。

电源	输出范围	最大电流	默认电压	顺序
BUCK1	0.5V-2.4V	2.5A	1.0V	2
BUCK2	0.5V-2.4V	2.5A	1.0V	2
BUCK3	X (外部分压) / 0.5V-2.4V (内部分压)	1.5A	x	4
BUCK4	0.5V-3.4V	1.5A	3.0V	5
LDO1	0.6V-3.4V	400mA	2.5V	3
LDO2	0.6V-3.4V	400mA	1.8V	3
LDO3	0.6V-3.4V	400mA	1.0V	2
LDO4	0.6V-3.4V	100mA	3.0V	5
LDO5	0.6V-3.4V	400mA	3.0V	5
LDO6	0.6V-3.4V	400mA	3.0V	5
LDO7	0.6V-3.4V	400mA	2.8V	OFF
LDO8	0.6V-3.4V	400mA	1.8V	OFF
LDO9	0.6V-3.4V	400mA	1.5V	OFF
BUCK5	1.5V-3.6V	2.5A	3.3V	1
SWOUT1				OFF
SWOUT2				OFF

2. 配置

2.1 驱动和 menuconfig

4.4 内核配置RK809 驱动文件(跟rk817、rk805有复用部分):

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

RK809 dts文件(可参考范例):

arch/arm64/boot/dts/rockchi/px30-evb-ddr4-v10.dts

menuconfig 里对应的宏配置:

CONFIG_MFD_RK808
CONFIG_RTC_RK808
CONFIG_GPIO_RK8XX
CONFIG_REGULATOR_RK818
CONFIG_INPUT_RK8XX_PWRKEY
CONFIG_COMMON_CLK_RK808

4.19 内核配置RK809 驱动文件:

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

RK809 dts文件(可参考范例):

arch/arm64/boot/dts/rockchi/px30-evb-ddr4-v10.dts

menuconfig 里对应的宏配置:

CONFIG_MFD_RK808
CONFIG_RTC_RK808
CONFIG_PINCTRL_RK805
CONFIG_REGULATOR_RK808
CONFIG_INPUT_RK805_PWRKEY
CONFIG_COMMON_CLK_RK808

2.2 DTS 配置

4.4 内核 DTS 配置DTS 的配置包括:i2c 挂载、主体、rtc、pwrkey、gpio、regulator 等部分。

&pinctrl {
    pmic {
        pmic_int: pmic_int {
            rockchip,pins =
                <0 RK_PA7 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>;
        };
        soc_slppin_gpio: soc_slppin_gpio {
            rockchip,pins =
                <0 RK_PA4 RK_FUNC_GPIO &pcfg_output_low>;
        };
        soc_slppin_slp: soc_slppin_slp {
            rockchip,pins =
                <0 RK_PA4 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>;
        };
        soc_slppin_rst: soc_slppin_rst {
            rockchip,pins =
                <0 RK_PA4 RK_FUNC_2 &pcfg_pull_none>;
        };
    };
};
&i2c1 {
    status = "okay";
    rk809: pmic@20 {
        compatible = "rockchip,rk809";
        reg = <0x20>;
        interrupt-parent = <&gpio0>;
        interrupts = <7 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
        pinctrl-names = "default", "pmic-sleep",
                "pmic-power-off", "pmic-reset";
        pinctrl-0 = <&pmic_int>;
        pinctrl-1 = <&soc_slppin_slp>, <&rk817_slppin_slp>;
        pinctrl-2 = <&soc_slppin_gpio>, <&rk817_slppin_pwrdn>;
        pinctrl-3 = <&soc_slppin_rst>, <&rk817_slppin_rst>;
        rockchip,system-power-controller;
        wakeup-source;
        #clock-cells = <1>;
        clock-output-names = "rk808-clkout1", "rk808-clkout2";
        //fb-inner-reg-idxs = <2>;
        /* 1: rst regs (default in codes), 0: rst the pmic */
        pmic-reset-func = <1>;
        vcc1-supply = <&vcc5v0_sys>;
        vcc2-supply = <&vcc5v0_sys>;
        vcc3-supply = <&vcc5v0_sys>;
        vcc4-supply = <&vcc5v0_sys>;
        vcc5-supply = <&vcc3v3_sys>;
        vcc6-supply = <&vcc3v3_sys>;
        vcc7-supply = <&vcc3v3_sys>;
        vcc8-supply = <&vcc3v3_sys>;
        vcc9-supply = <&vcc5v0_sys>;
        pwrkey {
    status = "okay";
};
pinctrl_rk8xx: pinctrl_rk8xx {
    gpio-controller;
    #gpio-cells = <2>;
    rk817_slppin_null: rk817_slppin_null {
        pins = "gpio_slp";
        function = "pin_fun0";
    };
    rk817_slppin_slp: rk817_slppin_slp {
        pins = "gpio_slp";
        function = "pin_fun1";
    };
    rk817_slppin_pwrdn: rk817_slppin_pwrdn {
        pins = "gpio_slp";
        function = "pin_fun2";
    };
    rk817_slppin_rst: rk817_slppin_rst {
        pins = "gpio_slp";
        function = "pin_fun3";
    };
};
regulators {
    vdd_logic: DCDC_REG1 {
        regulator-always-on;
        regulator-boot-on;
        regulator-min-microvolt = <950000>;
        regulator-max-microvolt = <1350000>;
        regulator-ramp-delay = <6001>;
        regulator-initial-mode = <0x2>;
        regulator-name = "vdd_logic";
        regulator-state-mem {
            regulator-on-in-suspend;
            regulator-suspend-microvolt = <950000>;
        };
    };
    vdd_arm: DCDC_REG2 {
        regulator-always-on;
        regulator-boot-on;
        regulator-min-microvolt = <950000>;
        regulator-max-microvolt = <1350000>;
        regulator-ramp-delay = <6001>;
        regulator-initial-mode = <0x2>;
        regulator-name = "vdd_arm";
        regulator-state-mem {
            regulator-off-in-suspend;
            regulator-suspend-microvolt = <950000>;
        };
    };
            vcc_ddr: RK809_DCDC3@2 {
                .................
            };
            .............................
        };
        rk809_codec: codec {
            #sound-dai-cells = <0>;
            compatible = "rockchip,rk809-codec", "rockchip,rk817-codec";
            clocks = <&cru SCLK_I2S1_OUT>;
            clock-names = "mclk";
            pinctrl-names = "default";
            pinctrl-0 = <&i2s1_2ch_mclk>;
            hp-volume = <20>;
            spk-volume = <3>;
            status = "okay";
        };
    };
};

i2c 挂载整个完整的 rk809 节点挂在对应的 i2c 节点下面,并且配置 status = “okay”;
主体部分不可修改:

compatible = "rockchip,rk809";
reg = <0x20>;
rockchip,system-power-controller;
wakeup-source;
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;

可修改(按照 pinctrl 规则)interrupt-parent:pmic_int 隶属于哪个 gpio;interrupts:pmic_int 在 interrupt-parent 的 gpio 上的引脚索引编号和极性;pinctrl-names:不修改,固定为 “default”;pinctrl-0:引用 pinctrl 里定义好的

pmic_int 引脚

;

rtc、pwrkey、gpio如果 menuconfig 选中了这几个模块,但是实际又不需要使能这几个驱动,那么可以在 dts 里增加 rtc、pwrkey、gpio 节点,并且显式指明状态为 status = “disabled”,这样就不会使能驱动,但是开机信息会有错误 log 报出,可以忽略;如果要使能驱动,则可以去掉相应的节点,或者设置状态为 status =”okay”。
regulatorregulator-compatible :驱动注册时需要匹配的名字,不能改动,否则会加载失败;

regulator-name:电源的名字,建议和硬件图上保持一致,使用 regulator_get 接口时需要匹配这个名字;
regulator-init-microvolt:u-boot阶段的初始化电压,kernel阶段无效;
regulator-min-microvolt:运行时可以调节的最小电压;
regulator-max-microvolt:运行时可以调节的最大电压;
regulator-initial-mode:运行时 DCDC 的工作模式,一般配置为 1。

1:force pwm,2:auto pwm/pfm;

regulator-mode:休眠时 DCDC 的工作模式,一般配置为 2。

1:force pwm, 2:autopwm/pfm;

regulator-initial-state:suspend 时的模式,必须配置成 3;
regulator-boot-on:存在这个属性时,在注册 regulator 的时候就会使能这路电源;
regulator-always-on:存在这个属性时,表示运行时不允许关闭这路电源且会在注册的时候使能这路电源;
regulator-ramp-delay:DCDC 的电压上升时间,固定配置为 12500;
regulator-on-in-suspend:休眠时保持上电状态,想要关闭该路电源,则改成”regulator-off-in-suspend”;
regulator-suspend-microvolt:休眠不断电情况下的待机电压。

power offRK809在关机上比较特殊,因为支持直接拉IO关机,所以内核注册pm_shutdown_prepare_fn,用于关机前一些准备工作,主要包括:关闭RTC中断、设置特殊IO的IOMUX等。

真正的关机是在PCIE中,pm_power_off中直接拉IO关机。

static int rk817_shutdown_prepare(struct rk808 *rk808)
{
    int ret;

    /* close rtc int when power off */
    regmap_update_bits(rk808->regmap,
               RK817_INT_STS_MSK_REG1,
               (0x3 << 5), (0x3 << 5));
    regmap_update_bits(rk808->regmap,
               RK817_RTC_INT_REG,
               (0x3 << 2), (0x0 << 2));

    if (rk808->pins && rk808->pins->p && rk808->pins->power_off) {
        ret = regmap_update_bits(rk808->regmap,
                     RK817_SYS_CFG(3),
                     RK817_SLPPIN_FUNC_MSK,
                     SLPPIN_NULL_FUN);
        if (ret) {
            pr_err("shutdown: config SLPPIN_NULL_FUN error!\n");
            return 0;
        }

        ret = regmap_update_bits(rk808->regmap,
                     RK817_SYS_CFG(3),
                     RK817_SLPPOL_MSK,
                     RK817_SLPPOL_H);
        if (ret) {
            pr_err("shutdown: config RK817_SLPPOL_H error!\n");
            return 0;
        }
        ret = pinctrl_select_state(rk808->pins->p,
                       rk808->pins->power_off);
        if (ret)
            pr_info("%s:failed to activate pwroff state\n",
                __func__);
        else
            return ret;
    }

    /* pmic sleep shutdown function */
    ret = regmap_update_bits(rk808->regmap,
                 RK817_SYS_CFG(3),
                 RK817_SLPPIN_FUNC_MSK, SLPPIN_DN_FUN);
    return ret;
}

clk 部分如果某个节个需要引用 RK809 的 clk 进行使用,引用格式如下:clocks = <&rk809 1>;第一个参数: &rk809 固定,不可改动;第二个参数: 引用 rk809 的哪个 clk,只能是 0 或者 1,其中 0:rk809-clkout1, 1:rk809-clkout2;

4.19 内核 DTS 配置请参考4.4内核DTS配置。

差异点:4.19内核的DTS配置不再需要gpio子节点,但其他模块依然使用gpios = <&rk809 0 GPIO_ACTIVE_LOW>; 的方式引用和使用rk809的pin脚。

2.3 函数接口

如下几个接口基本可以满足日常使用,包括 regulator 开、关、电压设置、电压获取等:

获取 regulator:struct regulator *regulator_get(struct device *dev, const char *id)dev 默认填写 NULL 即可,id 对应 dts 里的 regulator-name 属性。
释放 regulatorvoid regulator_put(struct regulator *regulator)
打开 regulatorint regulator_enable(struct regulator *regulator)
关闭 regulatorint regulator_disable(struct regulator *regulator)
获取 regulator 电压int regulator_get_voltage(struct regulator *regulator)
设置 regulator 电压int regulator_set_voltage(struct regulator *regulator, int min_uV, int max_uV)传入的参数时保证 min_uV = max_uV,由调用者保证。
范例

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

说明:4.4或者4.19内核还提供了 devm_ 开头的regulator接口帮开发者管理要申请的资源。

3. Debug

3.1 内核

命令格式同 3.10 内核一样,只是节点路径不同,4.4 内核上的 debug 节点路径是:/sys/rk8xx/rk8xx_dbg

3.2 内核

请参考4.4内核命令。