智能手機中的單鍵開/關(guān)機和復(fù)位的智能設(shè)計方案

1引言

隨著大量新興數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用，智能手機功耗水平大幅度提高，導(dǎo)致待機時間也大幅度縮短。為了能否延伸待機時間，內(nèi)置電池的設(shè)計變得越來越普及。這是因為鋰電池的一半體積是由其結(jié)構(gòu)件所占據(jù)的，如果電池內(nèi)置于智能手機機身中，就可以節(jié)省鋰電池的結(jié)構(gòu)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，電池的容量確實得到了大幅度增加，伴隨著也產(chǎn)生了一個新的問題——如果智能手機在應(yīng)用過程中發(fā)生軟件系統(tǒng)卡機的情況，如何進行系統(tǒng)的復(fù)位操作？

與產(chǎn)品的主要功能相比，解除卡機狀況的機械復(fù)位裝置通常比較落后。為防止設(shè)備意外復(fù)位，大多數(shù)手動復(fù)位鍵（如果有的話）都掩藏在機身內(nèi)。因為復(fù)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，這種做法不僅用戶感受度較差，并且增加了成本，還可能會損壞系統(tǒng)，例如，使重要的數(shù)據(jù)丟失。

那么，在內(nèi)置電池設(shè)計的智能手機中，如何進行系統(tǒng)的硬件復(fù)位呢？本文介紹了一種硬件智能復(fù)位的解決方案，不僅可以在智能手機設(shè)計中實現(xiàn)雙鍵長按的智能復(fù)位，還可以實現(xiàn)在智能手機中流行的單鍵開/關(guān)機和復(fù)位的智能方案。

2智能手機應(yīng)用平臺的開/關(guān)機和復(fù)位的機制和隱患

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


圖1.智能手機中AP + PMU的硬件架構(gòu)

在這種硬件架構(gòu)中，在PMU上設(shè)置有一個電源開關(guān)管腳與一個機身上的一個機械開關(guān)相連（下簡稱Power_Key）。

當(dāng)手機處于關(guān)機狀態(tài)的時候，按下Power_Key將PMU的電源開關(guān)管腳拉到地，將啟動PMU上電過程：PMU啟動LDO為AP供電，同時發(fā)出硬件復(fù)位信號給AP，當(dāng)AP軟件系統(tǒng)啟動完畢后，回送一個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；如果在一定的時間內(nèi)（Tpshold時間），AP沒有能將PS_HOLD管腳拉高，則表明AP啟動失敗，PMU自動進行下電過程。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(qū)動為高，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能在設(shè)置的時間Tpshold內(nèi)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)再一次上電過程，從而確保上電成功。


圖2 Power_Key信號

當(dāng)系統(tǒng)處于關(guān)機狀態(tài)時，如果Power_Key被短按，PMU將觸發(fā)上電過程，當(dāng)AP上電啟動完畢后將PS_HOLD信號拉高——此時不管按鍵是按下還是松開的狀態(tài)，PMU的PS_HOLD都可以在Tpshold時間內(nèi)經(jīng)過R2/C1/R1被及時拉高，系統(tǒng)上電成功不存在問題。當(dāng)系統(tǒng)處于開機工作狀態(tài)時，如果Power_Key被按下，由于PS_HOLD信號立即被拉低，PMU將進入下電過程。按鍵釋放的時刻，系統(tǒng)可能處于下電過程或者上電過程的某個階段，最終導(dǎo)致有可能關(guān)機和有可能系統(tǒng)復(fù)位的不可以預(yù)測的結(jié)果，這是產(chǎn)品設(shè)計所不可以接受的，如圖3所示。更重要的是，采用這樣的設(shè)計，系統(tǒng)也就根本無法實現(xiàn)軟件關(guān)機功能了。所以，在這種電路設(shè)計中，Power_Key和S1是不能夠設(shè)置在一起的。


圖3. AP + PMU的硬件架構(gòu)中開/關(guān)機按鍵和復(fù)位按鍵不能合二為一的時序

為了校正PMU自身沒有專門的硬件復(fù)位輸入管腳，而需要借助PS_HOLD信號拉低進行復(fù)位的這個缺陷，新的PMU中開始引入了專門的RESET_IN的復(fù)位管腳，允許外部電路通過這個管腳硬件復(fù)位PMU.但是，這里仍然存在的問題是——PMU的規(guī)格要求開/關(guān)機按鍵和復(fù)位按鍵必須在物理上分開，不能設(shè)置在同一個按鍵上，需要將復(fù)位按鍵隱藏在機身上的檢修孔中，無法實現(xiàn)單鍵開/關(guān)機和復(fù)位的方案。