智能手機中的單鍵開(kāi)/關(guān)機和復位的智能設計方案

1引言

隨著(zhù)大量新興數據業(yè)務(wù)的應用，智能手機功耗水平大幅度提高，導致待機時(shí)間也大幅度縮短。為了能否延伸待機時(shí)間，內置電池的設計變得越來(lái)越普及。這是因為鋰電池的一半體積是由其結構件所占據的，如果電池內置于智能手機機身中，就可以節省鋰電池的結構件體積，從而在相同乃至更大的體積上大大提高電池的容量。如此一來(lái)，電池的容量確實(shí)得到了大幅度增加，伴隨著(zhù)也產(chǎn)生了一個(gè)新的問(wèn)題——如果智能手機在應用過(guò)程中發(fā)生軟件系統卡機的情況，如何進(jìn)行系統的復位操作？

與產(chǎn)品的主要功能相比，解除卡機狀況的機械復位裝置通常比較落后。為防止設備意外復位，大多數手動(dòng)復位鍵（如果有的話(huà)）都掩藏在機身內。因為復位鍵很難觸及，所以拆卸電池成為非常普遍的解決辦法。但是，這種做法不僅用戶(hù)感受度較差，并且增加了成本，還可能會(huì )損壞系統，例如，使重要的數據丟失。

那么，在內置電池設計的智能手機中，如何進(jìn)行系統的硬件復位呢？本文介紹了一種硬件智能復位的解決方案，不僅可以在智能手機設計中實(shí)現雙鍵長(cháng)按的智能復位，還可以實(shí)現在智能手機中流行的單鍵開(kāi)/關(guān)機和復位的智能方案。

2智能手機應用平臺的開(kāi)/關(guān)機和復位的機制和隱患

在當今智能手機的主流平臺中，通常都存在應用處理器（Application Process / Baseband，下簡(jiǎn)稱(chēng)AP）加電源管理芯片（Power Management Unit，下簡(jiǎn)稱(chēng)PMU）的架構，如圖1所示。


圖1.智能手機中AP + PMU的硬件架構

在這種硬件架構中，在PMU上設置有一個(gè)電源開(kāi)關(guān)管腳與一個(gè)機身上的一個(gè)機械開(kāi)關(guān)相連（下簡(jiǎn)稱(chēng)Power_Key）。

當手機處于關(guān)機狀態(tài)的時(shí)候，按下Power_Key將PMU的電源開(kāi)關(guān)管腳拉到地，將啟動(dòng)PMU上電過(guò)程：PMU啟動(dòng)LDO為AP供電，同時(shí)發(fā)出硬件復位信號給AP，當AP軟件系統啟動(dòng)完畢后，回送一個(gè)PS_HOLD信號將PMU的PS_HOLD管腳拉高，并且在工作狀態(tài)一直維持為高電平；如果在一定的時(shí)間內（Tpshold時(shí)間），AP沒(méi)有能將PS_HOLD管腳拉高，則表明AP啟動(dòng)失敗，PMU自動(dòng)進(jìn)行下電過(guò)程。通常要求Power_Key和PS_HOLD信號之間存在一定的關(guān)系，即Power_Key信號必須保持為低電平直至PS_HOLD信號被AP驅動(dòng)為高，如圖2所示。這是因為，如果發(fā)生了AP上電初始化失敗而沒(méi)能在設置的時(shí)間Tpshold內將PS_HOLD信號拉高，Power_Key仍然維持為低能夠確保PMU將被觸發(fā)再一次上電過(guò)程，從而確保上電成功。


圖2 Power_Key信號

當系統處于關(guān)機狀態(tài)時(shí)，如果Power_Key被短按，PMU將觸發(fā)上電過(guò)程，當AP上電啟動(dòng)完畢后將PS_HOLD信號拉高——此時(shí)不管按鍵是按下還是松開(kāi)的狀態(tài)，PMU的PS_HOLD都可以在Tpshold時(shí)間內經(jīng)過(guò)R2/C1/R1被及時(shí)拉高，系統上電成功不存在問(wèn)題。當系統處于開(kāi)機工作狀態(tài)時(shí)，如果Power_Key被按下，由于PS_HOLD信號立即被拉低，PMU將進(jìn)入下電過(guò)程。按鍵釋放的時(shí)刻，系統可能處于下電過(guò)程或者上電過(guò)程的某個(gè)階段，最終導致有可能關(guān)機和有可能系統復位的不可以預測的結果，這是產(chǎn)品設計所不可以接受的，如圖3所示。更重要的是，采用這樣的設計，系統也就根本無(wú)法實(shí)現軟件關(guān)機功能了。所以，在這種電路設計中，Power_Key和S1是不能夠設置在一起的。


圖3. AP + PMU的硬件架構中開(kāi)/關(guān)機按鍵和復位按鍵不能合二為一的時(shí)序

為了校正PMU自身沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的硬件復位輸入管腳，而需要借助PS_HOLD信號拉低進(jìn)行復位的這個(gè)缺陷，新的PMU中開(kāi)始引入了專(zhuān)門(mén)的RESET_IN的復位管腳，允許外部電路通過(guò)這個(gè)管腳硬件復位PMU.但是，這里仍然存在的問(wèn)題是——PMU的規格要求開(kāi)/關(guān)機按鍵和復位按鍵必須在物理上分開(kāi)，不能設置在同一個(gè)按鍵上，需要將復位按鍵隱藏在機身上的檢修孔中，無(wú)法實(shí)現單鍵開(kāi)/關(guān)機和復位的方案。