EC是什么?

文章发布时间:2015/5/28 5:01:36



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EC(embeded Controller,嵌入式控制器)是一个16位单片机,这是笔记本电脑中独具特色的部分,正是因为EC的使用,体现出了笔记本电脑与普通台式电脑的一个重要区别。

  在台式电脑中,键盘和鼠标是独立与系统主机的,其一般标准的PS/2或USB端口与主机系统连接。而在笔记本电脑中,为了实现便携的目的。必然要使用内置键盘(矩阵译码型键盘)和内置鼠标(如触摸板、指点杆都属于内置鼠标设备)。为此我们需要专门的键盘控制器,笔记本的专用EC正是具备了这个功能。

  而且,笔记本电脑设计的一个最重要的问题就是要使系统更加省电,增加电池的续航能力,既要有良好的散热性能,又要尽量减少系统的噪音,所以要根据温度,控制CPU风扇的停转。笔记本电脑的一些电源管理,如笔记本进入待机或关机模式,外部电源系统的电力调度。智能电池的电力检测,充放电任务。以及一些实用的快捷按纽。这些重要的功能都是由EC来完成的。

  实际上,笔记本的EC是传统的KBC(Keyboard controller,键盘控制器)的延伸,它具备了KBC和嵌入式控制两个部分功能。

    EC目前普遍应用在具备智能型节电功能的笔记本电脑设计中,它担负着笔记本内置键盘、触摸板(TOUCHPAD)、笔记本电池智能充放电管理以及温度监控等任务。EC在笔记本电脑的便携、智能化、个性化设计中起到了重要的作用。

    它内部本身也有一定容量的Flash来存储EC的代码。EC在系统中的地位绝不次于南北桥,在系统开启的过程中,EC控制着绝大多数重要信号的时序。在笔记本中,EC是一直开着的,无论你是在开机或者是关机状态,除非你把电池和Adapter完全卸除。

  在关机状态下,EC一直保持运行,并在等待用户的开机信息。而在开机后,EC更作为键盘控制器,充电指示灯以及风扇等设备的控制,它甚至控制着系统的待机、休眠等状态。

  现在的EC有两种架构,即BIOS的FLASH通过X-BUS接到EC,然后EC通过LPC接到南桥,一般这种情况下EC的代码也是放在FLASH中的,也就是和BIOS共用一个FLASH。另一种的则是比较新的架构,EC和FLASH共同接到LPC总线上,一般它只使用EC内部的 ROM。至于LPC总线,它是INTEL当初为了取代低速落后的X-BUS而推出的总线标准。

  EC上一般都含有键盘控制器,所以也称KBC(Keyboard Controller)。

  那EC和BIOS在系统中的工作到底有什么牵连呢?在这里我们先简单的分析一下,具体的过程在本文的最后会详细介绍。

  在系统关机的时候,只有RTC部分和EC部分在运行。RTC部分维持着计算机的时钟和CMOS设置信息,而EC则在等待用户按开机键。在检测到用户按开机键后,EC会通知整个系统把电源打开(这部分在最后详细介绍)。CPU被RESET后,会去读BIOS内一个特定地址内的指令(其实是一个跳转指令,这个地址是由CPU硬件设定的)。

  这里开始分两种情况,对于上图左边的结构:CPU发出的这个地址通过FSB到北桥,然后通过HUB- LINK到南桥,通过LPC到EC,再通过X-BUS一直到达BIOS。在CPU读到所发出的地址内的指令后,执行它被RESET后的第一个指令。在这个系统中,EC起到了桥接BIOS和南桥(或者说整个系统)的作用。

  对于上图右边的结构:在这地址南桥后,会直接通过LPC到BIOS,不需要EC的桥接。

  这里需要说明的是,对于台式机而言,一般是不需要EC的。这里原因有很多:比如台式机本身的ATX电源就具有一定的智能功能,他已经能受操作系统控制来实现待机、休眠的状态;其次由于笔记本的键盘不能直接接到PS/2接口,而必须接到EC之上;还有就是笔记本有更多的小功能,比如充电指示灯、WIFI指示灯、Fn等很多特殊的功能,而且笔记本必须支持电池的充放电等功能,而智能充放电则需要EC的支持;另外,笔记本TFT屏幕的开关时序也必须由EC控制。这些原因导致了笔记本使用EC来做内部管理的必要性。

  总体来说,EC和BIOS都处于机器的最底层。EC是一个单独的处理器,在开机前和开机过程中对整个系统起着全局的管理。而BIOS是在等EC把内部的物理环境初始化后才开始运行的。

  看到这里,我想大家也明白EC到底是呵方神圣。如果说BIOS 是底层系统的话,那EC 似乎更加底层。

  在南桥上还有一个功能块就是电源管理单元(PM,Power Management)。

  一般来说,他和EC来共同配合完成。这里包括从开机(power button)键按下后,启动,待机,休眠,关机的全部功能。还包括对背光亮度,声音等的控制等等。

  至于现在Intel的Speed Step技术,也有部分功能是透过南桥来实现的(南桥发送SLP、STPCLK(sleep,Stop Clock)来实现睡眠、深睡眠等)。

  这部分的设计比较简单,只需要点到点的连接南桥和CPU即可。通过EC BIOS(底层软件部分)与EC芯片(硬件电路设计部分)的结合,可以发挥出更多的创意与设计弹性,在温度监控与电源管理上达到更加的自动化。使我们的笔记本电脑为用户提供更多的附加值。

总结一下:
  EC其实就是一个单片机,是传统KBC的延伸,基本上笔记本上面的许多功能都是通过EC完成的,如:
1. 为携带方便,其键盘,触摸板,指连杆功能;
2. 为省电,其电池续航功能;
3. 为散热,减少噪音,其风扇控制,温度监控功能;
4. 进入待机或关机时的功能;
5. 智能电池电力检测,充放电功能;
6. 特殊的hot key功能;

  EC的两种架构:
1.System BIOS 通过X-Bus挂在EC下面,EC通过LPC接到南桥,EC code一般在BIOS中;
2.System BIOS 和 EC 共同接在 LPC 上。

  常见EC品牌: Winbond(华邦),ITE(联阳),RENESAS。三家的架构差很多。

Power On (S5--->S0):

   PowerEvent ---> EC (User 按下power button通知EC要開機)
   EC ---> SB 將SB的power 打開並delay 一段時間(確定SB可以正常工作)
   EC ---> SB 將PowerEvent 送給 SB (通知SB 有event 進來了)
   SB ---> EC SB會assert susb 和susc的訊號通知EC要開哪些power
   EC ---> H/W 開相對應的power
   H/W ---> EC EC收到H/W送來的HWPG (H/W Power good) 確定H/W是正常的後
   EC ---> SB 通知SB by SWPG 通知SB可以開機了...

EC程式的Trace Debug:
1.通过UART串口传debug code到host,或通过host端decode EC code;
2.host下command给EC去R/W特定的memory或register;
3.PS2, SMBUS都可以做debug的interface.

*當BIOS動作時, EC就必須halt, 將bus 讓給BIOS. 而BIOS會將flash 中的ROM複製到DRAM中並解壓縮, 然後會跳躍到DRAM上執行, 所以也就不會繼續access flash了. EC就可以繼續執行了. 這就是shared ROM的原理了.

  EC Hotkey 如何动作?
  應該是EC接受Hotkey後再發出SCI給ACPI,然後再對應是哪一個event,在event的部分就是system BIOS要處理的.ACPI定義中,每個EC support 255個 Event,每個Event所對應的動作被描述在Method(_Qxx)中。
转:http://i.mtime.com/kurtq/blog/1766598/
http://www.cnblogs.com/fly-fish/archive/2011/03/07/1974760.html


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