Ventajas de la Interfaz de Gestión de Energía del Sistema (SPMI)
¿Qué es la Interfaz de Gestión de Energía del Sistema (SPMI)?
La complejidad y los requisitos energéticos de los teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos portátiles están aumentando exponencialmente. A medida que aumenta la demanda de nuevas funciones de alto rendimiento y alta velocidad de datos, la gestión de la energía a nivel de sistema se vuelve crítica. Utilizar técnicas avanzadas de gestión de la energía para reducir el consumo y mejorar la duración de la batería es más importante que nunca.
La Interfaz de Gestión de Potencia del Sistema (SPMI) es una interfaz MIPI estándar que conecta el controlador de potencia integrado (PC) de un sistema de procesador de sistema en chip (SoC) a uno o más sistemas de regulación de tensión de circuitos integrados de gestión de potencia (PMIC). Con SPMI, los sistemas pueden ajustar dinámicamente las tensiones de alimentación y de polarización del sustrato de los rangos de tensión dentro del SoC utilizando un único bus SPMI.
Para minimizar el consumo de energía de los procesadores digitales en los dispositivos electrónicos portátiles, los diseñadores de sistemas y circuitos integrados están utilizando técnicas avanzadas de gestión de la energía.
Se utilizan técnicas avanzadas de hardware y software para:
- Supervisar y controlar con precisión el nivel de potencia del procesador necesario para una determinada carga de trabajo o aplicación.
- Controlar diferentes tensiones de alimentación en función del nivel de potencia El rápido despliegue de estas técnicas avanzadas de gestión de potencia requiere la normalización de la interfaz. Esta especificación SPMI (System Power Management Interface) aborda la normalización de la interfaz de hardware.
¿Cómo funciona SPMI?
Dentro del SoC-PC, las funciones relacionadas con SPMI se denominan "maestro". Dentro del PMIC, las funciones relacionadas con SPMI se denominan "esclavo". Puede haber hasta 4 maestros y hasta 16 esclavos conectados al sistema. Puede haber varios maestros y esclavos en un solo CI, en varios CI o en cualquier combinación de ambos.
¿Cuáles son las ventajas de SPMI?
La SPMI ofrece una amplia gama de aplicaciones repartidas por sectores que requieren una mejor gestión de la energía. La SPMI se utiliza en smartphones, wearables y otros dispositivos electrónicos portátiles. Los smartphones y los wearables utilizan SPMI para controlar la energía de los sensores. Los smartphones de gama alta ya tienen varios dispositivos en el diseño y pueden necesitar hasta 20 líneas de señal. Cada una de ellas con clavijas de alimentación independientes puede causar problemas. Del mismo modo, la mayoría de los dispositivos electrónicos portátiles necesitarían una interfaz de gestión de la alimentación para optimizar el consumo de energía y reducir el número de clavijas. Esto requiere la interfaz de gestión avanzada de energía normalizada.
¿Qué funciones proporciona SPMI?
SPMI es una interfaz serie de dos hilos para la gestión avanzada de energía que conecta el controlador de energía integrado del sistema procesador SoC a uno o más sistemas de regulación de tensión para circuitos integrados de gestión de energía (PMIC). Las dos líneas bidireccionales representan SDATA y SCLK. SDATA es una línea de datos bidireccional y SCLK está controlada por el maestro.
El protocolo SPMI tiene las siguientes funciones
- Arbitraje del bus: es el proceso de asignar el bus a un maestro o a un esclavo solicitable entre los dispositivos que pueden solicitar simultáneamente el envío de una secuencia de comandos en el bus.
- Conexión y desconexión del maestro - Proceso mediante el cual un maestro puede conectarse y desconectarse de un bus SPMI inicializado o no inicializado
- Comunicación iniciada por esclavo - Proceso por el que un esclavo con capacidad de petición (RCS) inicia la comunicación con el maestro o con otros esclavos.
- Hay dos clases de dispositivos SPMI definidos:
- Alta velocidad (HS): 32 kHz a 26 MHz con una carga de hasta 50 pF
- Baja velocidad (LS): 32 kHz a 15 MHz con una carga de hasta 50 pF
- ACK / NACK para una comunicación robusta.
Secuencias de comandos SPMI
Las secuencias deben pertenecer a los cinco años siguientes en orden el:
- Arbitraje del bus
- transmisión de la condición de inicio de secuencia (SSC)
- Comando de tramas y una o más tramas de datos)
- transmisión de ACK / NACK para secuencias de comandos.
- Transporte de un ciclo de estacionamiento del bus
Los cuatro últimos eventos SSC, comando / trama de datos, ACK / NACK y ciclo de aparcamiento del bus forman juntos la secuencia de comandos. La especificación SPMI nombra todas las secuencias de comandos de la interfaz bajo bits de autoridad.
La condición de inicio de la secuencia debe ser una condición posible para el bus, que permanece por un flanco ascendente desde un flanco descendente a una gestión SDATA, un SCLK a un nivel conectado lógicamente. El SSC es utilizado por un esclavo o un maestro para referirse al inicio de una secuencia de órdenes. El SDATA es fijado por el maestro del bus a un nivel lógico de un periodo tomado para un SCLK, luego al nivel 0 lógico para un periodo int SCLK, el SCLK pertenece al nivel cero lógico.
la trama de comandos consta de 13 bits con un campo de dirección de 4 bits, un campo de comandos de 8 bits y su propio bit de paridad.
Las tramas de datos y dirección constan de 9 bits con 8 bits de datos o dirección y un solo bit de paridad.
Ninguna trama de respuesta con una longitud de 9 bits si es una trama de datos o de 13 bits si es una trama de comandos.
Arbitraje del bus SPMI
El arbitraje del bus se utiliza para determinar el acceso al bus de maestro/s o esclavo/s. El maestro propietario del bus supervisa el proceso de arbitraje y determina quién obtiene acceso al bus. Los distintos niveles de arbitraje del bus se muestran según la solicitud de arbitraje en el orden que se muestra en la siguiente figura.
Probar el protocolo SPMI
La configuración típica para probar un maestro o un esclavo es la siguiente. El DUT SPMI puede ser un maestro primario SPMI, un maestro secundario, un esclavo solicitable o un esclavo no solicitable. El software que se ejecuta en el ordenador central permite al usuario configurar la unidad como maestro o esclavo en función de los requisitos del DUT, seleccionando la opción adecuada.
Analizador de protocolos SPMI
PGY-SPMI-EX-PD es la herramienta líder que permite a los diseñadores e ingenieros de pruebas comprobar los diseños SPMI según sus especificaciones configurando PGY-SPMI-EX-ED como maestro / esclavo y generando tráfico SPMI con capacidad de variación temporal e inyección de errores y descodificando los paquetes del protocolo SPMI.