智能手持设备的硬件智能复位设计

 

　　1　引言

　　随着大量新兴数据业务的应用，智能手机和平板电脑功耗水平大幅度提高，导致待机时间也大幅度缩短。为了能否延伸待机时间，内置电池的设计变得越来越普及。这是因为锂电池的一半体积是由其结构件所占据的，如果电池内置于智能手机和平板电脑机身中，就可以节省锂电池的结构件体积，从而在相同乃至更大的体积上大大提高电池的容量。如此一来，电池的容量确实得到了大幅度增加，伴随着也产生了一个新的问题——如果智能手机和平板电脑在应用过程中发生软件系统卡机的情况，如何进行系统的复位操作?

　　与产品的主要功能相比，解除卡机状况的机械复位装置通常比较落后。为防止设备意外复位，大多数手动复位键(如果有的话)都掩藏在机身内。因为复位键很难触及，所以拆卸电池成为非常普遍的解决办法。但是，这种做法不仅用户感受度较差，并且增加了成本，还可能会损坏系统，例如，使重要的数据丢失。

　　那么，在内置电池设计的智能手机和平板电脑中，如何进行系统的硬件复位呢?本文介绍了一种硬件智能复位的解决方案，不仅可以在智能手机和平板电脑设计中实现双键长按的智能复位，还可以实现在智能手机和平板电脑中流行的单键开/关机和复位的智能方案。

　　2 智能手机和平板电脑应用平台的开/关机和复位的机制和隐患

　　在当今智能手机和平板电脑的主流平台中，通常都存在应用处理器(Application Process / Baseband， 下简称AP)加电源管理芯片(Power Management Unit， 下简称PMU)的架构，如图1所示。

　　

 

　　图1. 智能手机和平板电脑中AP + PMU的硬件架构

　　在这种硬件架构中，在PMU上设置有一个电源开关管脚与一个机身上的一个机械开关相连(下简称Power_Key)。

　　当手机处于关机状态的时候，按下Power_Key将PMU的电源开关管脚拉到地，将启动PMU上电过程：PMU启动LDO为AP供电，同时发出硬件复位信号给AP，当AP软件系统启动完毕后，回送一个PS_HOLD信号将PMU的PS_HOLD管脚拉高，并且在工作状态一直维持为高电平;如果在一定的时间内(Tpshold时间)，AP没有能将PS_HOLD管脚拉高，则表明AP启动失败，PMU自动进行下电过程。通常要求Power_Key和PS_HOLD信号之间存在一定的关系，即Power_Key信号必须保持为低电平直至PS_HOLD信号被AP驱动为高，如图2所示。这是因为，如果发生了AP上电初始化失败而没能在设置的时间Tpshold内将PS_HOLD信号拉高，Power_Key仍然维持为低能够确保PMU将被触发再一次上电过程，从而确保上电成功。

　　

 

　　图2. PMU的Power_Key和PS_HOLD信号的时序关系

　　当手机处于开机状态的时候，按下Power_Key将PMU的电源开关管脚拉到地，PMU将发送中断给AP，AP将根据中断请求进行响应，将PS_HOLD管脚拉到地，PMU自动进行下电过程。

　　在这个机制中，存在一个显见的隐患：当AP的系统软件卡机的时候，它将无法响应PMU发送的下电中断请求，也就无法进行关机或复位操作了。可能的解决方法如下：在PMU的PS_HOLD管脚输入端设置一个按键开关S1，当S1被按下，PS_HOLD信号被拉低到地，触发PMU的下电过程，如图3所示。