基于S3C2440的手持式產品硬件設計
毛澤西
1.概述
S3C2440是一款ARM920T核的32位低功耗嵌入式處理器,主頻400MHz，并集成了LCD控制器、觸摸屏控制器、USB、紅外接口、SD存儲卡接口、AC97數字音頻接口等手持式產品必備的功能模塊，其電源管理功能，能對核心模塊和各接口功能模塊的供電電源分別管理，并具有系統休眠和喚醒功能，為應用系統最大限度地降低功耗提供了完備的硬件條件。
2.硬件框圖
3.硬件設計
3.1鋰電池充電
鋰電池充電部分由研諾邏輯科技有限公司的AAT3681完成。
AAT3681是一款專用鋰電池充電器集成電路，電源可直接由直流電源或 USB 端口輸入，輸入電壓范圍為 4.0V 至 6.5V，充電輸入恒定電流可以調整至高達 300mA，從而實現迅速充電。AAT3681 有一個充電狀態監控輸出腳，能夠直接點亮一個發光二級管來顯示電池的充電狀態。其內部具有保護電路，一旦出現過壓、短路或過熱的情況，就自動關閉 AAT3681，從而可以保護充電系統以及電池。
具體實現電路如下：
直流電源由USB接口輸入，一路經由D17輸出，給系統供電；另一路經由D18，供AAT3681組成的充電電路，給鋰電池充電。此時因為C點為高電平，開關U2關斷，阻止了鋰電池B點到輸出V_OUT的通路，此時系統由USB供電，并處于充電狀態；當電池充電滿時，前述AAT3681的充電狀態監控輸出腳輸出的信號，經Q10 Q8電平轉換后，輸出一個中斷信號給CPU的EINT9,由系統控制AAT3681使能端，結束充電。
當撤掉USB充電輸入，C點為低電平，開關U2接通，鋰電池B點輸出到V_OUT，此時系統由鋰電池供電。
鋰電池的電壓信號，經R87 R88分壓后，輸入到CPU的A/D轉換AIN0腳，由系統進行電量顯示。
3.2 電源管理
電源管理電路由TPS65021實現。
TPS65021是TI公司的一種電源管理IC。內部集成了3個DC/DC轉換器，2個線性穩壓器LDO，輸出5個電壓分別給5組電路單獨供電，3個DC/DC有各自的使能端，可分別控制其通斷，線性穩壓器LDO也有使能端控制通斷，系統可通過TPS65021的I2C接口對其進行動態管理，它還具有一組低壓電壓設定輸入端、報警信號輸出端，一組關機電壓設定輸入端、關機信號輸出端。
具體實現電路如下：
VCC_B為鋰電池電路輸出的電源電壓，給TPS65021供電。VDD3V3_ON為TPS65021 DC/DC1輸出的3.3V電壓，作為系統電源，V_DEV為DC/DC3輸出的3.3V電壓，作為單獨的外設電源（如GPSWIFI等），DC/DC2以及兩組線性電壓則產生S3C2440核心模塊所需的電壓，為核心模塊獨立供電。
鋰電池經由R61 R160分壓后，輸入到低電壓報警檢測端（POWERFAIL_SNS），這里設定3.5V為電池低壓報警門限，當電池電壓低于3.5V,報警輸出端（/POWERFAIL）輸出低電平，產生中斷（EINT11），系統提示低電壓信息，提示用戶充電。
鋰電池經由R37 R60分壓后，輸入到自動關機檢測端（LOWBAT_SNS），這里設定3.4V為門限，當電池電壓低于3.4V,自動關機輸出端（/ LOWBAT）輸出低電平，經Q5控制使能端DCDC1_EN、DCDC2_EN、DCDC3_EN，從而關斷系統電源，實現自動關機的功能。（本系統還實現了系統休眠省電處理和喚醒的功能，限于篇幅，不再贅述，請讀者聯系作者交流）
3.3 LCD顯示
液晶偏壓采用TPS65120，LDVDD為液晶部分的單獨電源，由TPS65021的一個DC/DC輸出，可在不使用液晶的情況下關斷，以節省電量，也可以通過控制EN腳，關斷對液晶的電源輸出。如下圖。
液晶背光電源由MP1521產生并控制。也可以通過控制其EN腳，關斷對液晶背光的電源輸出。通過控制LCD_PWM，可以調節液晶背光的亮度。
3.4 電源開關
電源開關采用電子開關方式，通過長按或短按，實現開、關機和手動休眠、喚醒功能。
3.5 其他部分
以上著重描述了對于手持式產品不可或缺的電池供電和節電控制的內容，本系統的NANDFLASH為1G BYTE,SDRAM為128M BYTE，并具備SD卡、USB、音頻、功放等接口。
4. 相關圖片
該設計已由深圳零點電子開發有限公司（www.zerotech.cn）做成手持式設備開發板，并完成wince5.0的電源管理以及個外設的驅動程序。
