电源管理集成电路WM8310控制接口驱动程序设计

引言

WM8310是Wolfson公司推出的电源管理集成电路（PMIC）产品，具有完全可编程化可定制化和优良的性能。WM8310在7 mm×7 mm的小尺寸上集成了ADC、实时时钟、低压差稳压器、降压稳压器以及用于背光的升压稳压器，提供了一个高集成度的PMIC解决方案。WM8310具有尺寸小、功能强等优点，被多家手机厂商以及手持设备商采用，广泛用于移动电话、导航设备以及媒体播放器等消费电子产品。

S5PC100是三星公司发布的一款ARM CortexA8内核的移动处理器，主频高达833 MHz.S5PC100处理器采用64位内部总线构架，内含 32/32 KB数据/指令一级缓存、256 KB二级缓存。它的构造基于三星的45 nm LP低功耗工艺技术S5PC100还包含强大的2D和3D硬件加速。

1 硬件设计

1.1 S5PC100电源分配与上电时序

WM8310具有4路DCDC稳压器以及13路LDO稳压器。其中，2路DCDC同步降压稳压器输出电流达1.2 A，并具有硬件DVS（动态电压调节）功能；1路升压DCDC稳压器输出电压达30 V，可驱动多个串行白光LED.还包括6路标准LDO稳压器和4路低噪声LDO稳压器，另有3路低功耗LDO用于内部电路。

S5PC100的上电时序较为严格，如图1所示。为了保证处理器每次上电能正确运行，电源设计要满足其上电时序要求。WM8310可以为每一路DCDC以及LDO分配时序，非常容易满足S5PC100的上电时序要求。

图1 S5PC100上电时序

图1中的时间大小如表1所列。

它描述了WM8310的各路输出与S5PC100电源的连接以及每一路电源的上电时序。

表1 S5PC100的时间大小

1.2 外部EEPROM设计

WM8310上电的时候需要读取外部EEPROM的数据来设定每一路DCDC和LDO的初始输出电压以及上电时序，外部EEPROM芯片通过I2C接口与WM8310连接，上电后WM8310自动读出EEPROM第一页的32字节数据，WM8310的寄存器长度是16位的，所以外部EEPROM芯片要选2字节宽度的。WM8310与外部EEPROM的连接电路如图2所示。

图2 WM8310与外部EEPROM的连接电路

这32字节初始化数据除了保存在外部EEPROM中，也可以保存在WM8310内部的OTP存储器中，在WM8310芯片出厂的时候就把数据写进内部的OTP存储器，以后就不能改变了。WM8310上电的时候检测SCLK2引脚，如果发现是高电平，则读取EEPROM的数据作为初始化数据。如果已将数据烧写到WM8310的OTP存储器中，则将SCLK2与SDA2引脚悬空。

本方案中WM8310的32字节初始化数据为：

0x7FFE，0x43BE，0x433E，0x602A，0x267F，0x6666，0x7F7F，0x7A7D，0x7D78，0x0000，0xA40C

1.3 WM8310与S5PC100的控制接口

WM8310具有两种控制接口，一种是I2C接口，另一种是SPI接口。可以选择一个接口与CPU进行通信控制。WM8310的IREFR引脚是控制接口模式选择端，若IREFR引脚接低电平则选择I2C接口，反之则选择SPI接口。本方案中选择把WM8310的I2C接口与S5PC100的I2C0接口通信，WM8310控制接口如图3所示。

图3 WM8310控制接口2驱动程序设计

2.驱动程序设计

2.1 流驱动接口

本方案中采用Windows CE 6.0 *** 作系统，Windows CE 6.0 *** 作系统的进程数由Windows CE 5.0的32个扩展到32 000个，每个进程的地址空间从32 MB扩展到2 GB，并且将代码的运行权限分成用户模式和内核模式。驱动程序置于内核模式，而应用程序置于用户模式有助于整个环境更可靠、更安全地运行。

Windows CE 6.0的驱动模式分为本地驱动和流式驱动，流式驱动为 *** 作系统提供了标准流接口函数，如XXX_Init（）、XXX_Open（）、XXX_Read（）、XXX_Write（）、XXX_Close（）、XXX_IOControl（）等。比如串口驱动、SPI接口驱动、I2C接口驱动等就是采用流式驱动。而本地驱动提供给 *** 作系统的不是标准的接口，不同的设备接口也不一样。常见的本地驱动有显示驱动、触摸屏驱动等。不管是本地驱动，还是流式驱动，所有驱动都是以DLL（动态链接库）文件形式存在。

本方案中PMIC（WM8310）的驱动采用流式驱动。驱动实现的功能有系统开关机功能设置、DCDC与LDO动态电压设置、背光亮度设置以及各路DCDC与LDO的打开与关闭等。具体的实现过程则是通过调用I2C驱动读写WM8310的寄存器。所有的功能通过PMU_IOControl（）函数提供给 *** 作系统，PMU_IOControl（）函数是一个标准的流式驱动函数。PMU_IOControl（）函数的源代码如下：

BOOL PMU_IOControl（DWORD pContext， DWORD dwCode， PBYTE pBufIn， DWORD dwLenIn， PBYTE pBufOut， DWORD dwLenOut， PDWORD pdwActualOut）{

BOOL RetVal=TRUE;

DWORD dwIndex;

if （NULL==pBufIn） {//检查参数是否合法

SetLastError （ERROR_INVALID_PARAMETER）；

RetVal=FALSE;

DEBUGMSG （ZONE_ERROR， （TEXT（“Invalid parameter\\r\\n”）））；

return（RetVal）；

}

switch（dwCode）{

case IOCTL_PMU_REGULATOR_ON://打开DC DC/LDO

if（（PMIC_Regulator_On（（PMU_IO_DESC *）pBufIn））==FALSE）{

SetLastError（ERROR_TIMEOUT）；

RetVal=FALSE;

}

break;

case IOCTL_PMU_REGULATOR_OFF://关闭

DC DC/LDO

if（（PMIC_Regulator_Off（（PMU_IO_DESC *）pBufIn））==FALSE）{

SetLastError（ERROR_TIMEOUT）；

RetVal=FALSE;

}

break;

case IOCTL_PMU_SET_REGULATOR_VOLTAGE://设置DC DC/LDO输出电压

if（（PMIC_Set_Regulator_Voltage（（PMU_IO_DESC *）pBufIn））==FALSE）{

SetLastError（ERROR_TIMEOUT）；

RetVal=FALSE;

}

break;

case IOCTL_PMU_SET_BACKLIGHT_LEVEL://设置背光亮度等级

if（（PMIC_Set_Backlight_Level（（PMU_IO_DESC *）pBufIn））==FALSE）{

SetLastError（ERROR_TIMEOUT）；

RetVal=FALSE;

}

break;

case IOCTL_PMU_TURN_OFF://关闭设备电源

PMIC_Turn_Off（）；

break;

case IOCTL_PMU_IS_BACKLIGHT_ON://查询背光是否打开

*pBufOut=PMIC_Is_Backlight_On（）；

break;

}

return（RetVal）；

}

2.2 PMIC（WM8310）初始化

PMIC（WM8310）初始化主要完成开机键的时间设置，打开背光设置默认亮度，设置HWC功能实现CPU休眠唤醒电源控制。PMIC（WM8310）初始化函数为PMIC_Init（），源代码如下：

DWORD PMIC_Init（HANDLE hIIC）{

DWORD r， dwErr=0;

PMU_IO_DESC pmic_data;

hI2C=hIIC;//I2C驱动句柄

wm831x_reg_unlock（）；

wm831x_set_bits（WM831X_ON_PIN_CONTROL， 0x03ff， 0x0212）； //设置关机时间为4s

wm831x_reg_lock（）；

wm831x_isink_enable（WM831X_CS1_BASE）；//打开背光电流控制

dwErr=wm831x_isink_set_current（WM831X_CS1_BASE， 6889）；//设置默认背光亮度

pmic_data.RegulatorIndex=VCC_BL;

pmic_data.pData=0;

pmic_data.Count=0;

if（！PMIC_Regulator_On（&pmic_data））dwErr=1;//打开背光设置HWC功能实现CPU休眠唤醒电源控制

wm831x_buckv_enable_hwc（WM831X_DC1_BASE，WM831X_DCDC_HWC_MODE_DISABLED，WM831X_DCDC_HWC_SRC_HC1）；

wm831x_gpio_direction_in（0）；//设置WM8310GPIO1 为输入

wm831x_gpio_configuration（0， WM831X_GPN_POL_MASK， 0）；//设置WM8310GPIO1 为低电平有效

wm831x_gpio_set_function（0， 0x0c）；//设置WM8310GPIO1为HW Control1 input功能

return dwErr;

}

2.3 PMIC（WM8310）驱动调用示例

PMIC（WM8310）的驱动采用流式驱动，对其 *** 作的方法就像 *** 作文件的方法一样非常方便。所有功能都通过调用DeviceIoControl（）来实现。在此之前要先打开设备，代码如下：

static HANDLE hPMIC;//PMIC设备句柄

hPMIC=CreateFile（PMIC_DRIVER_PORT，GENERIC_READ|GENERIC_WRITE，FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE，NULL，OPEN_EXISTING， 0， 0）；

if （ INVALID_HANDLE_VALUE==hPMIC ） {

dwErr=GetLastError（）；

return FALSE;

}

然后将CreateFile（）返回的设备句柄传递给DeviceIoControl（）来实现功能，例如实现调整背光亮度等级的代码如下：

DWORD dwErr， bytes， dat;

PMU_IO_DESC pmic_data;

dat=BACKLIGHT_VALUE10;//背光等级10

pmic_data.RegulatorIndex=VCC_BL;

pmic_data.pData=&dat;

pmic_data.Count=1;

if （ ！DeviceIoControl（hPMIC，IOCTL_PMU_SET_BACKLIGHT_LEVEL， &pmic_data， sizeof（PMU_IO_DESC）， NULL， 0， &bytes， NULL） ） {

dwErr=GetLastError（）；

return FALSE;

}

else{

return TRUE;//调整成功

}

结语

本方案利用WM8310的可编程及高性能的特点，将其用于手持设备的CPU供电，结合Windows CE 6.0 *** 作系统实现了动态电压频率调节、背光光控制以及休眠唤醒等功能，极大地降低了系统的功耗，延长了手持设备的工作时间，在相同的工作时间要求下减小了电池尺寸的要求。并且WM8310的高度集成、芯片面积小等特点大大地减小了手持设备PCB板尺寸，使手持设备能做到更小化、更轻便。本方案已经成功应用于中海达测绘仪器有限公司的手持设备中，经过长时间的使用工作稳定、可靠。该方案所带来的优点使产品的竞争力有很大提高。
来源；电子工程网