基于S3C2440的手持式产品硬件设计
毛泽西
1.概述
S3C2440是一款ARM920T核的32位低功耗嵌入式处理器,主频400MHz，并集成了LCD控制器、触摸屏控制器、USB、红外接口、SD存储卡接口、AC97数字音频接口等手持式产品必备的功能模块，其电源管理功能，能对核心模块和各接口功能模块的供电电源分别管理，并具有系统休眠和唤醒功能，为应用系统最大限度地降低功耗提供了完备的硬件条件。
2.硬件框图
3.硬件设计
3.1锂电池充电
锂电池充电部分由研诺逻辑科技有限公司的AAT3681完成。
AAT3681是一款专用锂电池充电器集成电路，电源可直接由直流电源或 USB 端口输入，输入电压范围为 4.0V 至 6.5V，充电输入恒定电流可以调整至高达 300mA，从而实现迅速充电。AAT3681 有一个充电状态监控输出脚，能够直接点亮一个发光二级管来显示电池的充电状态。其内部具有保护电路，一旦出现过压、短路或过热的情况，就自动关闭 AAT3681，从而可以保护充电系统以及电池。
具体实现电路如下：
直流电源由USB接口输入，一路经由D17输出，给系统供电；另一路经由D18，供AAT3681组成的充电电路，给锂电池充电。此时因为C点为高电平，开关U2关断，阻止了锂电池B点到输出V_OUT的通路，此时系统由USB供电，并处于充电状态；当电池充电满时，前述AAT3681的充电状态监控输出脚输出的信号，经Q10 Q8电平转换后，输出一个中断信号给CPU的EINT9,由系统控制AAT3681使能端，结束充电。
当撤掉USB充电输入，C点为低电平，开关U2接通，锂电池B点输出到V_OUT，此时系统由锂电池供电。
锂电池的电压信号，经R87 R88分压后，输入到CPU的A/D转换AIN0脚，由系统进行电量显示。
3.2 电源管理
电源管理电路由TPS65021实现。
TPS65021是TI公司的一种电源管理IC。内部集成了3个DC/DC转换器，2个线性稳压器LDO，输出5个电压分别给5组电路单独供电，3个DC/DC有各自的使能端，可分别控制其通断，线性稳压器LDO也有使能端控制通断，系统可通过TPS65021的I2C接口对其进行动态管理，它还具有一组低压电压设定输入端、报警信号输出端，一组关机电压设定输入端、关机信号输出端。
具体实现电路如下：
VCC_B为锂电池电路输出的电源电压，给TPS65021供电。VDD3V3_ON为TPS65021 DC/DC1输出的3.3V电压，作为系统电源，V_DEV为DC/DC3输出的3.3V电压，作为单独的外设电源（如GPSWIFI等），DC/DC2以及两组线性电压则产生S3C2440核心模块所需的电压，为核心模块独立供电。
锂电池经由R61 R160分压后，输入到低电压报警检测端（POWERFAIL_SNS），这里设定3.5V为电池低压报警门限，当电池电压低于3.5V,报警输出端（/POWERFAIL）输出低电平，产生中断（EINT11），系统提示低电压信息，提示用户充电。
锂电池经由R37 R60分压后，输入到自动关机检测端（LOWBAT_SNS），这里设定3.4V为门限，当电池电压低于3.4V,自动关机输出端（/ LOWBAT）输出低电平，经Q5控制使能端DCDC1_EN、DCDC2_EN、DCDC3_EN，从而关断系统电源，实现自动关机的功能。（本系统还实现了系统休眠省电处理和唤醒的功能，限于篇幅，不再赘述，请读者联系作者交流）
3.3 LCD显示
液晶偏压采用TPS65120，LDVDD为液晶部分的单独电源，由TPS65021的一个DC/DC输出，可在不使用液晶的情况下关断，以节省电量，也可以通过控制EN脚，关断对液晶的电源输出。如下图。
液晶背光电源由MP1521产生并控制。也可以通过控制其EN脚，关断对液晶背光的电源输出。通过控制LCD_PWM，可以调节液晶背光的亮度。
3.4 电源开关
电源开关采用电子开关方式，通过长按或短按，实现开、关机和手动休眠、唤醒功能。
3.5 其他部分
以上着重描述了对于手持式产品不可或缺的电池供电和节电控制的内容，本系统的NANDFLASH为1G BYTE,SDRAM为128M BYTE，并具备SD卡、USB、音频、功放等接口。
4. 相关图片
该设计已由深圳零点电子开发有限公司（www.zerotech.cn）做成手持式设备开发板，并完成wince5.0的电源管理以及个外设的驱动程序。
