電源系統管理的基本設計原則：尋址資料下載

引言 包括凌力爾特電源系統管理 (PSM) 在內的所有 PMBus 應用的基礎都是，PMBus 主器件 (系統主器件) 能夠與總線上的所有 PMBus 從屬器件 (PSM 控制器、PSM 管理器、PMS μModule 和 PMBus 單片器件) 通信?？偩€上的每個從屬器件都必須擁有與其他器件不沖突的、獨一無二的地址。 總線主器件還必須能夠在幾種并非大多數人都認為順理成章的情況下與 PSM 從屬器件通信，包括： ? 地址發現 ? 全局行動 ? 多相軌 ? 無效非易失性存儲器 (NVM) ? 總線 MUX 器件尋址是由基址寄存器加上外部地址選擇 (ASEL) 引腳以及特殊的全局、軌、ARA 地址及其他特殊地址相結合實現的。 本文探討凌力爾特 PSM 系列的基本設計原則、有關產品系列之間不同之處的詳細信息、以及實際例子和建議。諸如無效 NVM 等特殊情況也會討論。 凌力爾特的優勢是，設計不僅從第一天開始就正常運行，甚至在情況變壞時依然正常運行。例如，如果正在用 LTpowerPlay 軟件寫 NVM 時掉電了，那么設計是可恢復的。此外，如果選擇采用凌力爾特 Linduino 參考代碼中提供的 “In Flight Update”，那么設計在現場也是可恢復的。最后，還能夠識別系統退化的癥狀，并解決系統退化問題。 一旦了解了怎樣實現凌力爾特 PSM 尋址，就能夠快速設計可靠的系統了。 基本的 PMBus 運行方式 PMBus 是一種由 SMBus 擴展而來的串行通信標準，類似于 I2C。兩條開漏導線 SCL 和 SDA 支持主器件和從屬器件的雙向通信總線。主器件是控制通信的器件，一般是微控制器或 FPGA。從屬器件是受主器件控制的器件，一般是小型集成電路，在本文中，這是諸如 LTC2977 等電源管理器或者諸如 LTC3880 等電源控制器。 一個系統可以有超過一個主器件，但是實際上這種情況很少見。通常有多個從屬器件。甚至在只有一個從屬器件的系統中，主器件每次也通過使用地址，來指揮與從屬器件的通信。這意味著，每個從屬器件必須擁有一個獨一無二的地址，以實現恰當的系統功能。 凌力爾特的電源系統管理器件使用一個 EEPROM 和引腳電阻器來設定每個 (從屬) 器件獨一無二的地址。因此，尋址過程確保，如果任何 EEPROM 中沒有有效數據，那么主器件就可以修補系統，使系統達到每個 (從屬) 器件都有獨一無二地址的狀態。 以下各部分詳細解釋了這些地址配置機制，包括怎樣選擇、設計和修補地址。 基本的 PMBus 尋址 PMBus 尋址由 PMBus 標準引用的 SMBus 標準定義。SMBus 尋址與 I2C 標準相同。為清晰起見，討論范圍限定在 SMBus 標準上。 考慮 SMBus 3.0 標準圖 29 中定義的 Read Byte 協議 (參見圖 1)。起始位 (S) 之后是任何交易的地址，地址在 ACK 位 (A) 之前結束。在 (S) 和 (A) 之間有 8 個位，前 7 位是地址，其余 1 位用來指示寫 (Wr) 或讀 (Rd)。 圖 1：Read Byte 協議(SMBus 3.0 標準，圖 29) 7 位意味著有 128 個可能的地址。在本 “應用指南 (Application Note)” 中，所寫地址不包括 (Wr/Rd) 位，如下所示： 0x00 至 0x7F (7 位尋址) 有時，程序員寫地址時喜歡額外帶上保持為零的 (Wr/Rd) 位，例如： 0x00 至 0xFE (8 位尋址) 這些數字全都是偶數。示波器和監視工具 (例如 Total Phase Beagle 協議分析儀) 使用與本應用指南相同的格式，因此自然使用 0x00 至 0x7F，所以我們也這么做。然而，當工程師提供一個地址但并未指明格式時，請格外注意。給定地址也許需要左移一位，因此看起來的地址比實際地址大一倍。 請注意，Read Byte 協議使用兩次地址，但是在第二次使用的地址之前有一個重復開始 (Sr) 指示位。重復開始指示位是所有讀交易的組成部分。在本文中，(S) 和 (Sr) 之后必須使用相同的地址。 地址圖 不是所有地址都可用于 PSM 從屬器件，因為 SMBus 標準保留了某些地址。SMBus 3.0 規范的附錄 C 有一個預分配地址表。沒必要了解這些地址打算怎樣使用，所以有一個簡化的表就夠了。 表 1 所示的 SMBus 地址圖使用了一種簡單的編碼方法。保守的設計僅使用 “用途” (Description) 列中有白色底紋的地址。這就避開了所有保留的地址和特殊地址?？赡艹藶?PMBus 3.1 區域操作添加的地址 0x28 和 0x37 以外，PSM 設計可以使用地址列中所有具白色底紋的地址。 表 1：SMBus 地址圖 PMBus 全局地址 還有一些地址由 PSM 使用，不能分配給任何器件，甚至非 PSM 器件也不行，以防引起系統級問題。 第一類特殊地址是全局地址，即 0x5A 和 0x5B?？偩€主器件用這些地址一次與多個器件通信。就 LTC388X 系列而言，地址 0x5A 是不被呼叫的全局地址。就 LTC388XPSM 系列和 LTC297X 系列而言，地址 0x5B 都是被呼叫的全局地址。如果一個 PSM 器件的地址被設定為兩個全局地址之一，那么總線主器件向該器件發送命令時，總線上的所有 PSM 器件都會響應該命令。LTpowerPlay 也會出現意想不到的行為。 第三個全局地址是 0x7C。如果 LTC388X PSM 系列器件的 EEPROM 中有 CRC 錯誤，那么這些器件就響應這個地址。因此不要使用這個地址。 其他全局地址 非 PSM 器件也可能有全局地址。分配 PSM 地址時，這些地址必須避開。 軌地址 有些 PSM 器件有一種稱為軌地址的特殊地址。用軌地址可以同時尋址多個器件或頁面。軌地址的主要功能是，使總線主器件能夠用一條命令與一個軌的幾個相位通信。例如，設定多相軌的 VOUT 電壓。 軌地址用一種稱為 MFR_RAIL_ADDRESS (0xFA) 的寄存器設定。這個寄存器的缺省值是 0x80，這個值禁止軌尋址。將軌地址設定為其他任何值都可啟動軌尋址。 總線主器件對待軌地址就像對待總線上的器件一樣，即使它不是一個單獨的器件?？偩€主器件分辨不出二者的差別。因此，軌地址是系統總地址圖的組成部分，一定不能與其他地址相沖突。 通道地址 最后一種特殊地址稱為通道地址。這個地址也像軌地址一樣是用一個寄存器 MFR_CHANNEL_ADDRESS (0xD8) 設定的。通道地址給總線增加了一種指向特定頁面的地址。因此，使用通道地址時，就不必使用PAGE 寄存器了。 總線主器件對待通道地址就像對待總線上的另一個器件一樣，通道地址不可能與其他地址相沖突???