Rockchip RK816 PMIC 完整开发指南：引脚、时序、DTS、电源与调试

来源为中文原稿 V1.0.1，适用内核 3.10 / 4.4 / 4.19。原技术前言介绍 RK816 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。 主要属性示例reg = <0x18>与完整DTS及I2C地址0x1a不一致，按源保留，部署前必须核对；引脚表NRESPWON名称也按原图保留。

ArmSoM Docs · Rockchip kernel

1. 基础

1.1 概述

RK816 是一款高性能 PMIC,RK816 集成 4 个大电流 DCDC、1个升压BOOST、6 个 LDO、1个OTG输出、1 个 RTC、可调上电时序,而且还集成了开关充电,智能功率路径管理,库仑计等功能。

。

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):

1. 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。

1. 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,RK816 的功能概况起来可以分为 4 个部分:

1. regulator 功能:控制各路 DCDC、LDO 电源状态;

2. rtc 功能:提供时钟计时、定时等功能;

3. gpio 功能:out1 和 out2 两个推挽输出引脚(只能 output),可当普通 gpio 使用;

4. pwrkey 功能:检测 power 按键的按下/释放,可以为 AP 节省一个 gpio。

5. 充电功能和电量计功能,在本文中不做详细介绍,详细可以参考文档《Rockchip_RK818_RK816_Developer_Guide_Fuel_Gauge_CN》

1.3 芯片引脚功能

中文 PDF 原图 · p5

下面描述中,SLEEP 和 INT 引脚需要重点关注:

中文 PDF 原图 · p6

中文 PDF 原图 · p6

以下为上方原图的可编辑转录。

1.4 重要概念

I2C 地址7 位从机地址:0x1aPMIC 有 3 种工作模式

1. 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。

2. 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。

1. 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。

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。

out1/out2 引脚这两个引脚可以当普通的 gpio 使用(推挽输出),但是只有 gpio 输出模式。

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

1. DCDC 电压范围不连续:

1. LDO 电压连续:

1.5 上电条件和时序

1. 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

2. 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 · p8

原图时序表转录；空白、x、OTP、ON/OFF 按原稿保留。

2. 配置

2.1 驱动和 menuconfig

3.10 内核配置RK816 驱动文件(复用 RK816 驱动):

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

RK816 dts文件可参考:

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

menuconfig 里对应的宏配置:

CONFIG_MFD_RK816
CONFIG_GPIO_RK816
CONFIG_RTC_RK816
CONFIG_REGULATOR_RK816
CONFIG_INPUT_RK816_PWRKEY
CONFIG_BATTERY_RK816

4.4 内核配置RK816 驱动文件:

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

menuconfig 里对应的宏配置:

CONFIG_MFD_RK808
CONFIG_RTC_RK808
CONFIG_GPIO_RK8XX
CONFIG_REGULATOR_RK808
CONFIG_INPUT_RK8XX_PWRKEY
CONFIG_COMMON_CLK_RK808
CONFIG_BATTERY_RK816

4.19 内核配置RK816 驱动文件:

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

menuconfig 里对应的宏配置:

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 DTS 配置

3.10 内核配置DTS 的配置包括:I2C 挂载、主体、regulator、rtc、poweroff 等部分。

&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. I2C 挂载整个完整的 rk816 节点挂在对应的 i2c 节点下面,并且配置 status = “okay”;

2. 主体部分不可修改部分

rk816,system-power-controller：声明RK816具备管理系统下电的功能； gpio-controller：声明RK816具有GPIO的功能； #gpio-cells：使⽤者引⽤RK816的GPIO时需要指定的参数个数;

说明:如果某个节个需要引用 RK816 的 GPIO 进行使用,引用格式如下:gpios = <&rk816 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;第一个参数: &rk816 固定,不可改动;第二个参数: 引用 rk816 的哪个 gpio,只能是 0 或者 1,其中 0:out1, 1:out2;第三个参数: gpio 的极性。

可修改部分gpios:指定 pmic_int(第一个)和 pmic_sleep(第二个)引脚;

1. regulator 部分

• regulator-name: 电源名字,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-min-microvolt:运行时可调节的最小电压;

• regulator-max-microvolt:运行时可调节的最大电压;

• regulator-initial-mode:运行时 DCDC 工作模式,一般配置为 1。

1:force pwm,2:autopwm/pfm;

• regulator-state-mode: 休眠时 DCDC 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,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-state-enabled:休眠时保持上电状态,想要关闭该路电源,则改成”regulator-state-disabled”;

• regulator-state-uv:休眠不断电情况下的待机电压。

说明:

如果 regulator-min-microvolt 和 regulator-max-microvolt 的电压相等，则在注册这个 regulator 的时候系统框架默认会把这个电压设置下去并使能这路电源，不需要使⽤者⼲预。

如果 regulator-boot-on 或者 regulator-always-on 存在，则系统框架在注册这路 regulator 的 时候默认会进⾏ enable，此时的这路 regulator 的电压有 2 种情况：如果 regulator-min- microvolt 和 regulator-max-microvolt 的电压相等，则系统框架会把这路电压设置为当前这个电压 值；如果 regulator-min-microvolt 和 regulator-max-microvolt 的电压不相等，则此时的电压是 PMIC 的本⾝的硬件默认上电电压。

1. rtc 部分如果不想使能 RTC 的功能(如 box 产品上),则需要像上面那样增加节点,显式指明为 status =”disabled”。

如果需要使能的的话则可以把整个 RTC 节点去掉或者设置状态为 status = “okay”即可。

1. poweroff 部分

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

因为 RK816 支持拉高

pmic_sleep 引脚

进行整个 PMIC 的下电,所以需要在根节点下增加这个节点。

其中 gpios 是可改部分,用于指明

pmic_sleep 引脚

。

如果没有注册这个功能,也可以使用RK816的软件关机,流程跟RK808和RK818相同。

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

&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. i2c 挂载整个完整的 rk816 节点挂在对应的 i2c 节点下面,并且配置 status = “okay”;

2. 主体部分不可修改:

compatible = "rockchip,rk816";
reg = <0x18>;
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

;

1. 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”。

2. 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。

4.19 内核配置请参考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 = <&rk816 0 GPIO_ACTIVE_LOW>; 的方式引用和使用rk816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:

1. 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。

2. 释放 regulatorvoid regulator_put(struct regulator *regulator)

3. 打开 regulatorint regulator_enable(struct regulator *regulator)

4. 关闭 regulatorint regulator_disable(struct regulator *regulator)

5. 获取 regulator 电压int regulator_get_voltage(struct regulator *regulator)

6. 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。

7. 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 3.10内核

因为 PMIC 涉及的驱动在使用逻辑上都不复杂,重点都体现在最后的寄存器设置上。

所以目前常用的debug 方式就是直接查看 rk816 的寄存器,通过如下节点:/sys/rk816/rk816_test读寄存器:echo r [addr] > /sys/rk816/rk816_test写寄存器:echo w [addr] [value] > /sys/rk816/rk816_test范例:echo r 0x2f > /sys/rk816/rk816_test // 读取0x2f寄存器的值,为0x9b

中文 PDF 原图 · p16

echo w 0x2f 0x9c > /sys/rk816/rk816_test // 设置0x2f寄存器的值为0x9c一般写操作执行完之后最好再读一遍确认是否写成功。

中文 PDF 原图 · p17

原稿核对：写入示例指定0x9c，但紧随其后的原图仍显示读取0x9b，与上一页截图重复；该图不能证明写入成功，应在真实设备上按安全流程另行验证。

3.2 4.4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

3.3 4.19内核

请参考4.4内核命令。