AP + PMU的硬件架构 - 现代消费电子设计中的硬件智能复位方案

　　这个方案固然可行，但是需要将S1隐藏在不易触发的小孔中，平时用户是不能够触碰这个复位开关S1的。除了用户感受不好和增加了设计成本与风险外，这个方案还存在一个问题——当下流行的智能手机或平板电脑的设计只有一个机械按键，也就是连接到PMU电源开关管脚的开关Power_Key。在这种设计中，Power_Key和S1是不能够设置在一起的。原因如图4所示。

　　图4. AP + PMU的硬件架构中开/关机按键和复位按键不能合二为一的原理图

　　当系统处于关机状态时，如果Power_Key被短按，PMU将触发上电过程，当AP上电启动完毕后将PS_HOLD信号拉高——此时不管按键是按下还是松开的状态，PMU的PS_HOLD都可以在Tpshold时间内经过R2/C1/R1被及时拉高，系统上电成功不存在问题。当系统处于开机工作状态时，如果Power_Key被按下，由于PS_HOLD信号立即被拉低，PMU将进入下电过程。按键释放的时刻，系统可能处于下电过程或者上电过程的某个阶段，最终导致有可能关机和有可能系统复位的不可以预测的结果，这是产品设计所不可以接受的，如图5所示。更重要的是，采用这样的设计，系统也就根本无法实现软件关机功能了。所以，在这种电路设计中，Power_Key和S1是不能够设置在一起的。

　　图5. AP + PMU的硬件架构中开/关机按键和复位按键不能合二为一的时序

　　为了校正PMU自身没有专门的硬件复位输入管脚，而需要借助PS_HOLD信号拉低进行复位的这个缺陷，新的PMU中开始引入了专门的RESET_IN的复位管脚，允许外部电路通过这个管脚硬件复位PMU。但是，这里仍然存在的问题是——PMU的规格要求开/关机按键和复位按键必须在物理上分开，不能设置在同一个按键上，需要将复位按键隐藏在机身上的检修孔中，无法实现单键开/关机和复位的方案。

　　那么，有没有一个硬件方案能够使开/关机按键和复位按键合二为一，实现智能手机和平板电脑设计中的单键开/关机和复位的智能方案呢?

　　3 智能手机和平板电脑设计中的单键开/关机和复位智能方案

　　意法半导体STM65xx系列智能复位芯片系列有两个或者一个输入，可以连接设备上的两个或者一个功能键。如果这两个键被同时或单个键被按住一定时间(时间长短可以设置或根据型号进行选择)，复位芯片将向主处理器发送一个复位信号。复位芯片的两个或者一个输入和延时设定功能，使按键的“普通功能”和按键的“系统复位功能”合二为一，同时能有效地防止设备被意外复位。

　　在智能手机和平板电脑设计中，当下流行单键开/关机和复位的设计，即整个机身上只有一个机械按键，该按键盘承载了开/关机和卡机复位的功能。STM65xx智能复位芯片系列中的STM6513能够非常圆满地实现这个功能。设计者只要将STM6513的SR0和SR1输入管脚可以连接在Power_Key上(需要双键长按复位的设计，则只需要将/SR0和/SR1分别连接到不同的功能按键上即可)，/RST2连接到AP的复位输入管脚，而RST1连接到PMU的PS_HOLD管脚上，这样就可以轻松地实现智能手机和平板电脑设计中的单键开/关机和复位的智能方案，如图6所示的方案1。

　　图6. 采用STM6513的单键开/关机和复位的智能方案1

　　系统处于关机状态时，如果Power_Key被短按，PMU将触发上电过程，当AP上电启动完毕后将PS_HOLD信号拉高，系统上电成功不存在问题。由于设计中Power_Key被短按，不会触发STM6513的延时复位功能(可选，例如8秒钟)。

　　当系统处于开机工作状态时，如果Power_Key被按下，超过一个的时间(可选，例如8秒钟)，/RST2输出低电平有效的复位信号给AP，同时RST1管脚输出高电平信号。由于PMU 的PS_HOLD输入管脚上两个二极管组成的线与功能电路的存在，在AP进行复位的时候，STM6513输出的RST1将保持为高(RST1的trec，可以根据需要通过STM6513的外接电容管脚进行设置)，直到AP将PS_HOLD管脚驱动为高。这样一来，在进行系统复位的时候，只是AP被STM6513进行了复位，而PMU实际没有下电过程，可以确保系统复位成功。另外，由于系统复位过程中PMU没有下电，缓存数据不丢失，还可以实现死机时用户应用数据保存的功能。

　　有些设计者可能倾向于在系统重启过程中，PMU也能够进行重启。对于这类设计者，也可以只使用STM6513的/RST2管脚连接到PMU的PS_HOLD管脚上(对于存在RESET_IN的PMU，可以连接在RESET_IN管脚上)，如图7所示的方案2。当系统处于开机工作状态时，如果Power_Key被按下，超过一个的时间(可选，例如8秒钟)，/RST2输出低电平有效的复位信号将PMU的PS_HOLD信号拉低。由于/RST2的trec为固定的(例如210ms)，也就是说，/RST2在复位信号维持210ms低电平之后将后变为输出高阻状态，从而释放了PMU的PS_HOLD信号，PMU的PS_HOLD将完全由AP的PS_HOLD输出管脚的状态控制。由于此时Power_Key仍然为低电平，PMU将被触发再一次的上电过程，最终上电成功。