智能化數(shù)字功率管理(IDPM)輕松實(shí)現(xiàn)功率管理

　　Actel(愛特)的IDPM解決方案在單芯片內(nèi)整合了32位ARM Cortex-M1微處理器、閃存、SRAM、模擬功能、振蕩器、多項(xiàng)外設(shè)，以及大量的用戶邏輯空間。該平臺(tái)為模塊化可擴(kuò)展架構(gòu)，包含一個(gè)很容易擴(kuò)展的基本解決方案，能夠控制多達(dá)32個(gè)數(shù)字負(fù)載點(diǎn)(digital point-of-load, DPOL)電源。Actel的FPGA工具套件可使軟硬件的修改變得十分簡(jiǎn)單，從而加快集成速度，縮短上市時(shí)間。

　　可復(fù)用的集成式解決方案

　　功率管理解決方案必須功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)緊湊，并易于復(fù)用。Actel的IDPM設(shè)計(jì)解決方案以單芯片的形式提供功能齊全的功率管理器，很容易通過修改來支持各種不同的板上功率要求。由于該設(shè)計(jì)執(zhí)行數(shù)字負(fù)載點(diǎn)電源，并使用Fusion FPGA的嵌入式閃存，故只需極小的工程工作量就可以被復(fù)用。新的設(shè)計(jì)只需在基本功率管理器設(shè)計(jì)中增加所需的DPOL，并在Fusion FPGA內(nèi)部的快閃資源中創(chuàng)建并存儲(chǔ)設(shè)計(jì)專用的功率參數(shù)即可。

　　圖1所示為一個(gè)典型的IDPM系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含了一個(gè)帶有多達(dá)32個(gè)DPOL，并連接標(biāo)準(zhǔn)SMBus的Actel Fusion FPGA。

　　這種FPGA的一個(gè)實(shí)例是帶有一組支持外設(shè)(與ARM本地總線連接)的基于ARM Cortex-M1的微處理器。FPGA 中的1MB閃存可用于ARM程序代碼和設(shè)計(jì)專用功率參數(shù)的非易失性存儲(chǔ)。設(shè)計(jì)專用參數(shù)是板上功率設(shè)計(jì)的獨(dú)有特性，其中包含DPOL器件數(shù)目、DPOL SMBus地址、DPOL配置數(shù)據(jù)、序列信息及其它設(shè)計(jì)專用數(shù)據(jù)。執(zhí)行命令后，ARM處理器便會(huì)啟動(dòng)、讀取設(shè)計(jì)專用參數(shù)，并通過SMBus對(duì)POL器件進(jìn)行排序。只要板卡上電，IDPM就會(huì)監(jiān)控所有的電源軌，報(bào)告/記錄任何異常情況，執(zhí)行綠色政策，并響應(yīng)功率系統(tǒng)控制和系統(tǒng)微處理器的狀態(tài)查詢。

　　在這種架構(gòu)中，子卡支持十分簡(jiǎn)單。可以通過把SMBus路由到子卡，使子卡成為基卡設(shè)計(jì)的擴(kuò)展卡。另外，可通過將基卡功率管理器的簡(jiǎn)化版以實(shí)例化方式加載到小尺寸Fusion器件中，以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立式的子卡架構(gòu)。這個(gè)管理器包含了一個(gè)簡(jiǎn)單的狀態(tài)機(jī)，可以根據(jù)存儲(chǔ)在閃存中的設(shè)計(jì)專用參數(shù)對(duì)子卡DPOL進(jìn)行排序。一旦排序完成，基卡管理器就能夠監(jiān)控子卡功率。由于不是所有的功率管理解決方案都是完全數(shù)字化的，Actel Fusion FPGA 包含了一個(gè)專用的模擬模塊，用以控制任何模擬類型的負(fù)載點(diǎn)或低壓降調(diào)節(jié)器(drop-out regulators, LDO)。

　　Fusion模擬模塊完全支持模擬電源的裕量設(shè)置和調(diào)整功能(Margining and trimming)，而Actel現(xiàn)已提供執(zhí)行這些功能的IP。

　　Fusion FPGA具有所有單芯片解決方案所需的各種附加器件，包括用于程序執(zhí)行的內(nèi)部SRAM、帶PLL-based時(shí)鐘管理的內(nèi)置振蕩器、為定制功能預(yù)留的大量FPGA空間，以及為FPGA內(nèi)核供電的內(nèi)部1.5 V 調(diào)節(jié)控制器。

　　Actel Fusion的快閃技術(shù)具有即時(shí)啟動(dòng)能力，可為這種解決方案提供穩(wěn)健性和可靠性。不同于需要上電配置的基于SRAM解決方案，F(xiàn)usion上電即行，因此可確保可靠的上電周期行為?；诳扉W解決方案的另一大主要優(yōu)點(diǎn)是該技術(shù)對(duì)單事件翻轉(zhuǎn)(single-event upset, SEU) 具備固有耐受能力。在地面應(yīng)用中，Actel Fusion 器件對(duì)SEU不敏感，從而擁有超高的可靠性。許多 IDPM 設(shè)計(jì)特性都有助于提高可靠性，比如：足夠的片上閃存，可存儲(chǔ)多個(gè)代碼和數(shù)據(jù)圖像，實(shí)現(xiàn)備份圖像支持;可用的錯(cuò)誤校正碼(Error Correction Code, ECC) 保護(hù)的SRAM IP;以及帶有智能重啟功能的穩(wěn)健微處理器看門狗定時(shí)器。所有這些特性結(jié)合在一起，可為功率管理解決方案奠定堅(jiān)固的基石。

　　優(yōu)勢(shì)

　　IDPM子系統(tǒng)帶來的好處涉及產(chǎn)品壽命周期的每個(gè)部分，包括：簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工程、原型調(diào)試和認(rèn)證測(cè)試，降低制造成本，減少RMA故障分析，以及實(shí)現(xiàn)大量定制特性。