笔记本ec-介绍

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1、在我们平时的工作和生活中，总是想挖掘他表面下更深层次的内涵，追求自己 远大的理想，以至于达到最高的境界。下面结合这篇有关于 EC 的论述，来了解 笔记本最底层的 EC 与电源，与开机的关系，从而提高笔记本的维修理论水平。 BIOS（基本输入输出系统）在整个系统中的地位是非常重要的，它实 现了底层硬件和上层操作系统的桥梁。比如你现在从光盘拷贝一个文件到硬盘， 您只需知道“复制、粘贴”的指令就行了，您不必知道它具体是如何从光盘读 取，然后如何写入硬盘。对于操作系统来说也只需要向 BIOS 发出指令即可，而 不必知道光盘是如何读，硬盘是如何写的。BIOS 构建了操作系统和底层硬件的 桥梁。而我们平时

2、说的 BIOS 设定仅仅是谈到了其软件的设定，比如设置启动顺 序、禁用/启用一些功能等等。但这里有一个问题，在硬件上，BIOS 是如何实 现的呢？毕竟，软件是运行在硬件平台上的吧？这里我们不能不提的就是 EC。开机控制芯片又称为 EC（Embed Controller，嵌入式控制器）是一个 16 位单片机，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

3、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和其 他各种指示灯等设备的控制，它甚至控制着系统的待机、休眠等状态。主流笔 记本系统中，EC 在系统架构中的地位如下图： 现在的 EC 有两种架构，上图左边是比较传统的，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。右边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

4、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。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。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，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

5、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 它为 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 CPU 发出的地址到南桥后， 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

6、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

7、。 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。 逻辑上的开机过程：逻辑上的开机过程： 开机过程对于电脑设计是至关重要的。在笔记本电脑打好 PCB 后第一 次开机时，如果电源的时序正确

8、了，其他的问题都比较好解（一般来说时序正确的话机器都能开起来）。最怕的就是电源时序不对，机器开不起来，这才是 最要命的。在笔记本内部的电压有好几种， 首先是 RTC 电源，这部分电力是永 远不关闭的，除非电池（纽扣电池）没电并且没接任何外部电源（比如电池和 电源适配器）。RTC 用以保持机器内部时钟的运转和保证 CMOS 配置信息在断电 的情况下不丢失；其次，在你插上电池或者电源适配器，但还没按 power 键的 时候（S5），机器内部的开启的电称为 ALWAYS 电，主要用以保证 EC 的正常运 行；再次，你开机以后，所有的电力都开启，这时候，我们称为 MAIN 电(S0)， 以供整机的运行

9、；在你进待机的时候(S3)，机器内部的电成为 SUS 电，主要是 DDR 的电力供应，以保证 RAM 内部的资料不丢失；而休眠(S4)和关机(S5)的电 是一样的，都是 Always 电。其中，上文中括号内的是表示计算机的状态（S0- 开机，S3-待机，S4-休眠，S5-关机）。 现在我们假设没有任何的电力设备在供电（没电池和电源），这时候， 机器内部只有 RTC 电路在运作，南桥上会接有一个 3V 的纽扣电池来供给 RTC 电 力，以保持内部时间的运行和 CMOS 信息。 南桥的启动时序南桥的启动时序 根据前面的 Power Status,我们来分析一下开机的过程。在插上电池 或者电源的时候

10、，机器内部的单片机 EC 就 Reset 并开始工作，等待用户按下 Power 键。在此期间的时序是：ALWAYS 电开启以后，E C Reset 并开始运行， 随后发给南桥一个称为RSMRST#的信号。这时候南桥的部分功能开始初始化 并等待开机信号。这里要注意，这时候的南桥并没有打开全部电源，只有很少 一部分的功能可用，比如供检测开机信号的 PWRBTN#信号。 在用户按下 Power 键的时候，EC 检测到一个电平变化（一般时序是： 高-低-高），然后发送一个开机信号（PWRBTN#）给南桥，南桥收到 PWRBTN#信 号后依次拉高 SLP_S5#,SLP_S4#,SLP_S3#信号，开启

11、了所有的外围电压，主要 是+3V，+5V 以及 DDR2.5V 等，并发送 PM PWROK 信号，这信号表明外围电源正 常开启。 PM PWROK 将作为一个使能信号发送到 CPU 外围 VCCP 的电压 Generator，并开启 VCCP。在此之后，VCCP Generator 会发出 CORE_VR_ON 来开 启 CORE VR（即 CPU 的核心电压）。至此，整机的电压已经全部开启。 在用 VR_PWRGD_ICH 这个信号通知南桥 CORE VR 成功开启后，南桥会发 出 PCI RST#信号到 PCI 总线，于是总线上的设备都被初始化（包括北桥），并 同时发出 H_PWRGD

12、来通知 CPU 它的核心电压已经成功开启。然后北桥发出 H_CPURST#信号给 CPU，CPU 被 RESET，并正式开始工作。 在用户需要进入待机模式（S3）的时候，系统的 ACPI 和 windows 同时 运作，拉低 SLP_S3#，并保持 SLP_S4#和 SLP_S5#被拉高，以关闭了 MAIN 电， 系统则进入待机模式。 而在需要进入休眠或者关机模式时，同时拉低 SLP_S3#、SLP_S4#和 SLP_S5#，关闭除了 RTC 以外的电源。当然，在这一系列的过程中，需要操作系 统和 BIOS 的共同协作，对硬件来说，只需要保证在特定的状态保证特定的电压 供给即可。 当机器要要从

13、 S0 进入 S5，即关机的时候，也会有一定的时序进行， 基本上就是前面时序的逆运行。 以上就是整个硬件的开机、进入 S3，S5 的过程，当然不同的硬件有不 同的开机过程，这里说的不过是最普通、最为常见的一种。EC（Embed 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。我们知道，在台式电脑中，键盘和鼠标是独立于系统主机的，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

14、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。