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电源系统管理的寻址

包括凌力尔特电源系统管理 (PSM) 在内的所有 PMBus 应用的基础都是,PMBus 主器件 (系统主器件) 能够与总线上的所有 PMBus 从属器件 (PSM 控制器、PSM

导言

包括凌力尔特电源体系办理 (PSM) 在内的一切 PMBus 运用的根底都是,PMBus 主器材 (体系主器材) 能够与总线上的一切 PMBus 隶属器材 (PSM 操控器、PSM 办理器、PMS µModule 和 PMBus 单片器材) 通讯。总线上的每个隶属器材都有必要具有与其他器材不抵触的、绝无仅有的地址。

总线主器材还有必要能够在几种并非大多数人都以为水到渠成的状况下与 PSM 隶属器材通讯,包括:

• 地址发现

• 大局举动

• 多相轨

• 无效非易失性存储器 (NVM)

• 总线 MUX

器材寻址是由基址寄存器加上外部地址挑选 (ASEL) 引脚以及特别的大局、轨、ARA 地址及其他特别地址相结合完成的。

本文评论凌力尔特 PSM 系列的根本规划准则、有关产品系列之间不同之处的详细信息、以及实践比如和主张。比如无效 NVM 等特别状况也会评论。

凌力尔特的优势是,规划不仅从第一天开端就正常运转,乃至在状况变坏时依然正常运转。例如,假如正在用 LTpowerPlay 软件写 NVM 时掉电了,那么规划是可康复的。此外,假如挑选选用凌力尔特 Linduino 参阅代码中供给的“In Flight Update”1,那么规划在现场也是可康复的。最终,还能够识别体系退化的症状,并处理体系退化问题。

一旦了解了怎样完成凌力尔特 PSM 寻址,就能够快速规划牢靠的体系了。

根本的 PMBus 运转办法

PMBus 是一种由 SMBus 扩展而来的串行通讯标准,类似于 I2C。两条开漏导线 SCL 和 SDA 支撑主器材和隶属器材的双向通讯总线。主器材是操控通讯的器材,一般是微操控器或 FPGA。隶属器材是受主器材操控的器材,一般是小型集成电路,在本文中,这是比如 LTC2977 等电源办理器或许比如 LTC3880 等电源操控器。

一个体系能够有超越一个主器材,可是实践上这种状况很少见。一般有多个隶属器材。乃至在只需一个隶属器材的体系中,主器材每次也经过运用地址,来指挥与隶属器材的通讯。这意味着,每个隶属器材有必要具有一个绝无仅有的地址,以完成恰当的体系功用。

凌力尔特的电源体系办理器材运用一个 EEPROM 和引脚电阻器来设定每个 (隶属) 器材绝无仅有的地址。因而,寻址进程保证,假如任何 EEPROM 中没有有用数据,那么主器材就能够修补体系,使体系到达每个 (隶属) 器材都有绝无仅有地址的状况。

以下各部分详细解说了这些地址装备机制,包括怎样挑选、规划和修补地址。

根本的 PMBus 寻址

PMBus 寻址由 PMBus 标准引证的 SMBus 标准界说。SMBus 寻址与 I2C 标准相同。为明晰起见,评论规模限定在 SMBus 标准上。

考虑 SMBus 3.0 标准图 29 中界说的 Read Byte 协议 (参见图 1)。开端位 (S) 之后是任何买卖的地址,地址在 ACK 位 (A) 之前完毕。在 (S) 和 (A) 之间有 8 个位,前 7 位是地址,其他 1 位用来指示写 (Wr) 或读 (Rd)。

图 1:Read Byte 协议 (SMBus 3.0 标准,图 29)

7 位意味着有 128 个或许的地址。在本“运用攻略 (Application Note)”中,所写地址不包括 (Wr/Rd) 位,如下所示:

0x00 至 0x7F (7 位寻址) 2

有时,程序员写地址时喜爱额定带上坚持为零的 (Wr/Rd) 位,例如:

0x00 至 0xFE (8 位寻址)

这些数字全都是偶数。示波器和监督东西 (例如 Total Phase Beagle 协议剖析仪) 运用与本运用攻略相同的格局,因而天然运用 0x00 至 0x7F,所以咱们也这么做。可是,当工程师供给一个地址但并未指明格局时,请分外留意。给定地址或许需求左移一位,因而看起来的地址比实践地址大一倍。

请留意,Read Byte 协议运用两次地址,可是在第2次运用的地址之前有一个重复开端 (Sr) 指示位。重复开端指示位是一切读买卖的组成部分。在本文中,(S) 和 (Sr) 之后有必要运用相同的地址。

地址图

不是一切地址都可用于 PSM 隶属器材,由于 SMBus 标准保存了某些地址。SMBus 3.0 标准的附录 C 有一个预分配地址表。没必要了解这些地址方案怎样运用,所以有一个简化的表就够了。

表 1 所示的 SMBus 地址图运用了一种简略的编码办法。保存的规划仅运用“用处”(Description) 列中有白色底纹的地址。这就避开了一切保存的地址和特别地址。或许除了为 PMBus 3.1 区域操作添加的地址 0x28 和 0x37 以外,PSM 规划能够运用地址列中一切具白色底纹的地址。

表 1:SMBus 地址图

PSM 大局地址

还有一些地址由 PSM 运用,不能分配给任何器材,乃至非 PSM 器材也不行,以防引起体系级问题。

第一类特别地址是大局地址,即 0x5A 和 0x5B。总线主器材用这些地址一次与多个器材通讯。就LTC388X 系列而言,地址 0x5A 是不被呼叫的大局地址。就 LTC388X PSM 系列和 LTC297X 系列而言,地址 0x5B 都是被呼叫的大局地址。假如一个 PSM 器材的地址被设定为两个大局地址之一,那么总线主器材向该器材发送指令时,总线上的一切 PSM 器材都会呼应该指令。LTpowerPlay 也会呈现意想不到的行为。

第三个大局地址是 0x7C。假如 LTC388X PSM 系列器材的 EEPROM 中有 CRC 过错,那么这些器材就呼应这个地址。因而不要运用这个地址。

其他大局地址

非 PSM 器材也或许有大局地址。分配 PSM 地址时,这些地址有必要避开。

轨地址

有些 PSM 器材有一种称为轨地址的特别地址。用轨地址能够一同寻址多个器材或页面。轨地址的首要功用是,使总线主器材能够用一条指令与一个轨的几个相位通讯。例如,设定多相轨的 VOUT 电压。

轨地址用一种称为 MFR_RAIL_ADDRESS (0xFA) 的寄存器设定。这个寄存器的缺省值是 0x80,这个值制止轨寻址。将轨地址设定为其他任何值都可发动轨寻址。

总线主器材对待轨地址就像对待总线上的器材相同,即便它不是一个独自的器材。总线主器材分辩不出二者的不同。因而,轨地址是体系总地址图的组成部分,必定不能与其他地址相抵触。

通道地址

最终一种特别地址称为通道地址。这个地址也像轨地址相同是用一个寄存器 MFR_CHANNEL_ADDRESS (0xD8) 设定的。通道地址给总线添加了一种指向特定页面的地址。因而,运用通道地址时,就不用运用 PAGE 寄存器了。

总线主器材对待通道地址就像对待总线上的另一个器材相同,通道地址不或许与其他地址相抵触。

地址规划

地址规划很简略。创立一个电子数据表,列入一切器材和地址,运用以下一切地址类型:

• 一般地址

• 大局地址

• 轨地址

• 通道地址

• 特别地址 (ARA)

• 非 PSM 地址

除了大局地址,地址不行堆叠,当一切地址都运用一个共用基址时,每个地址都有必要是绝无仅有的。

设定地址

在怎样分配地址以及器材的行为办法方面,虽然 LTC388X DC/DC 操控器系列和 LTC297X 办理器系列之间一般很类似,可是依然存在细微不同。同一系列之内的不同器材之间也存在细小不同。不过,运转原理是类似的,所以在考虑详细差异之前,能够依照一般规矩考虑一切器材。

就一切 PSM 器材而言,总线上 PSM 器材的实践地址由称为基址 (BASE ADDRESS) 的寄存器值加上由连至器材引脚的电阻器决议之可选变址构成,这些器材引脚称为 ASEL 引脚,即地址挑选引脚。

运用 ASEL 引脚而不是运用预先设定器材的办法有几个原因。首要,预先设定需求花时间,有本钱问题,并且人们或许不想依照一般规矩预先设定一切器材。许多器材还具有用来设定输出电压的装备引脚,这些引脚或许就足够了。其次,假如一个器材有 CRC NVM 过失,那么该器材或许会丢掉地址,这时总线主器材就无法绝无仅有地与每个器材通讯以从头设定器材了。

因而,处理方案是 ASEL 引脚和一个基址。总线主器材可利用大局地址 0x5B 与一切器材通讯。假如主器材能够与一切器材通讯,那么就能够设定基址,由于一切 PSM 器材都支撑 MFR_I2C_BASE_ADDRESS 3 寄存器。之后,总线主器材能够强制一切器材读取其地址引脚,并且一切器材都将具有总线主器材已知和绝无仅有的地址。一旦总线主器材能够与每个器材独自通讯,就能够从头设定 EEPROM 了。

这意味着以下现实,并且这些现实是本文中需求记住的最重要的工作:当总线上的一切器材共用一个基址时,这些器材有必要各自具有绝无仅有的地址,并且这些器材的 ASEL 引脚现已被读取和运用。

假如遵从这个准则,那么当发生任何 NVM 讹谬时,用 LTpowerPlay、Linduino 参阅代码或定制固件就可修正体系。因而,修正体系时,永久不需求将凌力尔特 PSM 器材脱焊。

以下内容供给产品系列的详细信息,以全面了解怎样设定地址以及怎样用地址图给出的参数进行规划。

LTC388X PSM 系列

LTC388X 系列 PSM 器材的地址是由基址值和经由 ASEL 引脚取得的值相结合来设定的。有些 LTC388X 器材有一个 ASEL 引脚,有些则有两个 ASEL 引脚,因而需求以不同的办法对待这两种器材。

一个 ASEL 引脚

表 2 显现了 LTC3880 数据表列出的 ASEL 引脚。LTC3880 有一个 ASEL 引脚。隶属地址列中的“xyz”3 位是基址,存储在 MFR_I2C_BASE_ADDRESS (0xE6) 寄存器中。除非在 ASEL 引脚上没有电阻器,不然 ASEL 引脚设定表中的 4 个 LSB。在这状况,运用基址的一切 7 个位。

表 2:LTC3880 ASEL

仅当总线上只需一个器材时,才设定 ASEL 引脚开路。在任何多器材运用中,都有必要运用 ASEL 引脚来设定地址。假如运用单个 ASEL 引脚设定器材,总线上的地址数量就限定为 16 个。

总线 MUX 为添加地址数量供给了一种处理方案,将在本文的总线分段部分评论。

双 ASEL 引脚

双 ASEL 引脚将 16 个地址的约束扩展到 127 个。

表 3 显现了 LTC3882 数据表列出的 ASEL 引脚。假如 ASEL1 设定为“来自 EEPROM”,那么 ASEL0 的体现就像 LTC3880 的单个 ASEL 体现相同。连至 ASEL1 引脚的电阻器操控器材地址的 3 个 MSB。这将绝无仅有的地址数量扩展至 127 个。

在由单和双 ASEL 引脚器材组成的体系中,每种单 ASEL 引脚器材类型或许有多达 16 个,并且或许有与可用地址相同多的双 ASEL 器材。

表 3:LTC3882 ASEL

LTC297X PSM 系列

LTC297X 系列的首要不同是加到基址上的 ASEL 引脚挑选值。“加到”意味着添加,而不是替代或屏蔽一些位。

表 4 显现了 LTC2975 的地址查询表。这些 ASEL 引脚有 3 种状况,高、低或未衔接。两个引脚挑选 9 个不同的、显现为“N =”的值。在这个表中,基址是 0x5C,当 N = 0 时,地址为 0x5C。

这个表还有一个 8 位的列。这是本运用攻略运用的地址,像之前评论的那样,左移一位 (对习惯于这种常规的人而言)。

表 4:LTC2975 ASEL

CRC 失配

一切凌力尔特 PSM 器材都有 EEPROM,用来存储决议输出电压、督查约束和根本操作的设置值。存储器中的任何过失都或许导致损坏负载。凌力尔特 PSM 器材的 EEPROM 保存标准为 10 年。不过,写 EEPROM 时遭受意外体系状况,例如高温或电源电压溃散,或许导致写失利,从而使 EEPROM 保存的内容呈现讹谬。

CRC 的意图是验证 EEPROM 保存的内容是否正确。有用的 CRC 保证器材安全运转,无效的 CRC 制止器材运转,并经过 PMBus ALERTB 告诉主机。

CRC 怎样起作用?

当 PSM 器材第一次加电时,该器材将 EEPROM 中的内容传送给 RAM,由于 RAM 是器材的运转存储器。传送的一同,器材核算 RAM 所存内容的 CRC 值,然后与 EEPROM 中存储的 CRC 比较 4。假如两个 CRC 值相同,器材就运转;假如不相同,器材就陈述 CRC 毛病,并坚持在复位状况。

衔接一切 PSM 器材的 GPIOB/FAULTB 引脚,设定器材以共享毛病信息并在毛病期间制止运转,将使整个体系之内的任何 CRC 都能够避免对体系内的一切轨供电。一般来说,这是最佳的体系规划,除非多毛病剖析现已证明,毛病的一切组合都是安全的。当一切轨都关断时,剖析简略得多,并且体系变得安全得多,由于任何毛病都导致一切轨彻底断电。

LTC388X CRC

假如一个 LTC388X 器材呈现 CRC 失配,那么它的地址将变成 0x7C。假如其他 LTC388X 器材也呈现 CRC 失配,那么这些器材的地址也将一同变为 0x7C。在用有用数据重写这些器材的 NVM 且这些器材经过由 MFR_RESET (0xFD) 指令或加电周期发动的初始化之前,这些器材的地址会一向坚持为 0x7C。

LTC297X CRC

假如一个 LTC297X 器材发生 CRC 失配,那么其值或许是两个地址之一。简略状况是缺省基址 0x5C,当整个 EEPROM 发生 CRC 失配时,呈现这种状况。

由于 LTC297X 成块处理 EEPROM,并且接近底部的块或许具有有用的 CRC,接近顶部的块或许没有有用的 CRC,所以地址也有或许是所存储的基址。

这与 LTC388X 是不同的,由于 LTC388X 在确认地址之前,对整个 EEPROM 进行一次完好的 CRC 验证,而 LTC297X 则是逐渐确认地址。

处理 CRC 失配问题

一般来说,CRC 失配绝不会手动处理。LTpowerPlay 用其编程东西可十分简单地处理 CRC 失配问题,并且 In Flight Update 也会处理 CRC 失配问题。不过,了解这些办法怎样处理 CRC 失配问题,对更好地了解寻址是有协助的。处理 CRC 失配问题的第一步是,逐一拜访一切呈现 CRC 失配问题的器材。这意味着,发送 PMBus 指令以康复各个地址。

向大局地址 0x5B 发布一条 MFR_I2C_BASE_ADDRESS 指令。然后发送一系列指令,强制一切器材读取其 ASEL 引脚。

注:能够独自针对一个呈现 CRC 失配问题的器材,假如你能确认其现在的地址,例如对 LTC388X 而言是 0x7C,或许 LTC297X 的缺省基址。不过,运用大局地址却简略得多,由于这种办法不危害其他器材。此外,假如总线未得到杰出规划,LTC297X 落在了非 PMBus 器材的地址上,那么独自针对一个器材的做法或许发生副作用。

第二步是向器材发送数据。理论上,器材支撑的一切指令都能够运用,可是经过 MFR_EE_DATA 指令发送批量数据更高效。LTpowerPlay 和 In Flight Update 都运用这条指令。

对规划欠安、未运用 ASEL 引脚将一切器材设定为具有绝无仅有地址的地址规划而言,第一步不起作用。假如设定 MFR_I2C_BASE_ADDRESS 导致一个以上的 PSM 器材具有相同的地址,那么就无法用 MFR_EE_DATA 修正单个器材,由于具有相同地址的任何器材都会被相同的数据设定。

总线分段

对 PMBus 分段有两个首要原因:

1. 寻址

2. 电容/速度

可是分段以完成寻址这种办法一般仅用在十分大的体系中。

当总线主器材以 400kHz 运转时,在十分大和具有很长总线布线的体系中,或许呈现%&&&&&%问题。这或许导致违背守时标准,或搅扰功能方针。

一般状况下,会运用多路转换器 LTC4306。LTC4306 的首要功用是,能够一次衔接一个段或许一同衔接一切段。

当修正 CRC 失配问题时,运用该器材,使总线主器材一次衔接一个段。当由固件运用时,用该器材将一切段衔接成单条总线。当一切段作为单条总线衔接时,一切地址都有必要是绝无仅有的。

一步步地看一个典型比如,了解怎样满意修正流程需求以及怎样作为单条总线起作用,这是有协助的。

总线分段举例

这个作为比如的体系由以下各部分组成:

• 4 段 (参见图 2)

• 每段有 16 个 LTC3880 器

• 一个多路转换器 LTC4306

图 2 总线分段举例

LTC4306 的地址用 3 个 ASEL 引脚设定为 0x50。该器材还有一个大局批量写地址 (Mass Write Address) 0x5D。LTC3880 有 0x5A 和 0x5B 两个大局地址。这种规划将 4 个基址 0x20、0x30、0x40 和 0x60 分配给 4 个段。这避开了 0x50 至 0x5F 的地址规模,一切凌力尔特 PSM 器材的地址在这个规模都是可编程的。此外,大多数凌力尔特 I2C/SMBus 器材都支撑这个地址规模。LTC4316 I2C 器材十分简单使其他任何器材与这个寻址规模兼容。

还有或许在 0x5X 规模内对多相轨寻址,或许在小于 0x10 或大于 0x6F 的可用地址规模内对多相轨寻址。

图 2:总线分段举例

固件运转

经过将 LTC4306 的寄存器 3 设定为 0xF0,电路板办理操控器 (Board Management Controller) 将输入 PMBus 连至一切输出 PMBus 段。在这种状况下,总线上有 64 个器材的地址处于以下规模:0x20 至 0x2F、0x30 至 0x3F、0x40 至 0x4F 和 0x60 至 0x6F。大局地址 0x5A 和 0x5B 用于大局操作。假如器材正常运转,没有 CRC 失配问题,就不会呼应地址 0x7C。

体系设定

体系设定指的是,用 LTpowerPlay 或 In Flight Update 对一切总线分段进行初始设定。经过将寄存器 3 的值别离设定为 0x80、0x40、0x20 和 0x10,LTC4306 会一次衔接一个段。

LTpowerPlay 或 In Flight Update 会设定由 LTC4306 衔接的特定段。用于被衔接段的 MFR_I2C_BASE_ADDRESS 用大局地址 0x5B 设定。ASEL 的引脚电阻器保证被衔接段上的每个器材都具有绝无仅有的地址。

用于每个段上各个器材的 ASEL 引脚电阻器是相同的,并在 0x00 至 0x0F 规模内挑选一个地址变址数。一次衔接一个段,针对每个段独自设定 MFR_I2C_BASE_ADDRESS,就能够使一切 64 个器材都具有绝无仅有的器材地址。

注:假如运用有两个 ASEL 引脚的器材,那么一切分段都有或许包括超越 16 个器材,由于两个 ASEL 引脚答应用一个基址创立多达 128 个器材地址。

处理 CRC 失配问题

这种状况与体系设定状况是相同的。LTpowerPlay 和 In Flight Update 以相同的办法对待设定流程。在两种状况下,设定进程中都会运用 MFR_I2C_BASE_ADDRESS。

每个段都是一个一个衔接和设定的。

固件运转与体系设定的互动

LTC4306 缺省设置为一切段均断接。因而,假如电路板办理操控器 (BMC) 坚持在复位状况以进行体系调试,衔接了 DC1613 PMBus-to-USB 操控器且 LTpowerPlay 正在运转,那么 DC1613 就不会衔接到总线上的任何 PSM 器材上。

有两种办法保证固件不搅扰 LTpowerPlay。第一种是为 BMC 供给调试形式,以便 BMC 退出复位状况,并衔接一切段,然后暂停。这使 LTpowerPlay 能够与完好的总线互动,以便体系进入运转和调试状况。

BMC 暂停时,会阻挠与 LTpowerPlay 互动。即便 LTpowerPlay 能够进行多重操控,依托 PAGE 指令的多个指令也会互动。因而,暂停可避免固件和 LTpowerPlay 得到过错的遥测数据。

第二种办法是在调试时坚持 BMC 处于复位状况,并答应 LTpowerPlay 操控 MUX。一般来说,这是最安全的状况,由于当 BMC 从复位状况释放出来之后,例如在关断 LTpowerPlay 之后,会将多路转换器设定到恰当的状况,而不论现在处于何种状况。

当 BMC 和 LTpowerPlay 替换操控总线时,主器材不应该假定多路转换器的状况。不管何时,只需采纳重要举动,例如任一主器材退出暂停状况持续运转时,首要应该将多路转换器设定到恰当的状况。

总结

电源体系办理的地址规划并不杂乱,可是有必要留意设定以及体系从 CRC 失配中康复的特别状况。一切凌力尔特 PSM 器材都是兼容的。

一切凌力尔特的 PSM 器材都经过基址和 ASEL 引脚设定的变址相结合来发生绝无仅有的地址。假如在设守时掉电,一切 PSM 器材都或许遭受 CRC 失配问题。经过设定基址、从头设定 EEPROM、以及复位器材,能够全面康复体系。LTpowerPlay 和 In Flight Update 主动处理适宜的地址方案的康复。

经过地址规划,可分配基址和 ASEL 引脚,因而肯定不会呈现两个器材永久运用相同地址的景象。运用具有两个 ASEL 引脚的器材或许用一个比如 LTC4306 那样的 I2C 多路转换器对总线分段,能够规划较大型的体系。

有必要在进行 PCB 规划之前进行地址规划,由于 ASEL 引脚和总线分段依托电阻器和引脚来设定。

注 1:In Flight Update 是一种设定引擎 (C 代码),运用 LTpowerPlay 输出的 ISP/HEX 文件。Linduino 版别中的 In Flight Update 示例代码被移植给了固件。

注 2:有些地址是保存的。

注 3:在有些器材中,MFR_I2C_BASE_ADDRESS 是以不同办法编制的,但指令代码始终是 0xE6。

注 4:当写操作经过 RAM 或从外部向 EEPROM 写数据时, PSM 器材在其 EEPROM 中创立 CRC。

注 5:DC1613 与 LTpowerPlay 一同运用,以装备和调试 PSM 规划。

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