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在我們平時(shí)的工作和生活中，總是想挖掘他表面下更深層次的內涵，追求自己遠大的理想，以至于達到最高的境界。下面結合這篇有關(guān)于EC的論述，來(lái)了解筆記本最底層的EC與電源，與開(kāi)機的關(guān)系，從而提高筆記本的維修理論水平。
BIOS（基本輸入輸出系統）在整個(gè)系統中的地位是非常重要的，它實(shí)現了底層硬件和上層操作系統的橋梁。比如你現在從光盤(pán)拷貝一個(gè)文件到硬盤(pán)，您只需知道“復制、粘貼”的指令就行了，您不必知道它具體是如何從光盤(pán)讀取，然后如何寫(xiě)入硬盤(pán)。對于操作系統來(lái)說(shuō)也只需要向BIOS發(fā)出指令即可，而不必知道光盤(pán)是如何讀，硬盤(pán)是如何寫(xiě)的。BIOS構建了操作系統和底層硬件的橋梁。而我們平時(shí)說(shuō)的BIOS設定僅僅是談到了其軟件的設定，比如設置啟動(dòng)順序、禁用/啟用一些功能等等。但這里有一個(gè)問(wèn)題，在硬件上，BIOS是如何實(shí)現的呢？畢竟，軟件是運行在硬件平臺上的吧？這里我們不能不提的就是EC。
EC（Embed Controller，嵌入式控制器）是一個(gè)16位單片機，它內部本身也有一定容量的Flash來(lái)存儲EC的代碼。EC在系統中的地位絕不次于南北橋，在系統開(kāi)啟的過(guò)程中，EC控制著(zhù)絕大多數重要信號的時(shí)序。在筆記本中，EC是一直開(kāi)著(zhù)的，無(wú)論你是在開(kāi)機或者是關(guān)機狀態(tài)，除非你把電池和Adapter完全卸除。在關(guān)機狀態(tài)下，EC一直保持運行，并在等待用戶(hù)的開(kāi)機信息。而在開(kāi)機后，EC更作為鍵盤(pán)控制器，充電指示燈以及風(fēng)扇和其他各種指示燈等設備的控制，它甚至控制著(zhù)系統的待機、休眠等狀態(tài)。主流筆記本系統中，EC在系統架構中的地位如下圖：
現在的EC有兩種架構，上圖左邊是比較傳統的，即BIOS的FLASH通過(guò)X-BUS接到EC，然后EC通過(guò)LPC接到南橋，一般這種情況下EC的代碼也是放在FLASH中的，也就是和BIOS共用一個(gè)FLASH。右邊的則是比較新的架構，EC和FLASH共同接到LPC總線(xiàn)上，一般它只使用EC內部的ROM。至于LPC總線(xiàn)，它是INTEL當初為了取代低速落后的X-BUS而推出的總線(xiàn)標準。 EC上一般都含有鍵盤(pán)控制器，所以也稱(chēng)KBC。那EC和BIOS在系統中的工作到底有什么牽連呢？在這里我們先簡(jiǎn)單的分析一下。在系統關(guān)機的時(shí)候，只有RTC部分和EC部分在運行。RTC部分維持著(zhù)計算機的時(shí)鐘和CMOS設置信息，而EC則在等待用戶(hù)按開(kāi)機鍵。在檢測到用戶(hù)按開(kāi)機鍵后，EC會(huì )通知整個(gè)系統把電源打開(kāi)，CPU被RESET后，會(huì )去讀BIOS內一個(gè)特定地址內的指令（其實(shí)是一個(gè)跳轉指令，這個(gè)地址是由CPU硬件設定的）。這里開(kāi)始分兩種情況，對于上圖左邊的結構：CPU發(fā)出的這個(gè)地址通過(guò)FSB到北橋，然后通過(guò)HUB-LINK到南橋，通過(guò)LPC到EC，再通過(guò)X-BUS一直到達BIOS。在CPU讀到所發(fā)出的地址內的指令后，執行它被RESET后的第一個(gè)指令。在這個(gè)系統中，EC起到了橋接BIOS和南橋（或者說(shuō)整個(gè)系統）的作用，對于上圖右邊的結構：在CPU發(fā)出的地址到南橋后，會(huì )直接通過(guò)LPC到BIOS，不需要EC的橋接。
這里需要說(shuō)明的是，對于臺式機而言，一般是不需要EC的。這里原因有很多：比如臺式機本身的ATX電源就具有一定的智能功能，他已經(jīng)能受操作系統控制來(lái)實(shí)現待機、休眠的狀態(tài)；其次由于筆記本的鍵盤(pán)不能直接接到PS/2接口，而必須接到EC之上；還有就是筆記本有更多的小功能，比如充電指示燈、WIFI指示燈、Fn等很多特殊的功能，而且筆記本必須支持電池的充放電等功能，而智能充放電則需要EC的支持；另外，筆記本TFT屏幕的開(kāi)關(guān)時(shí)序也必須由EC控制。這些原因導致了筆記本使用EC來(lái)做內部管理的必要性。
總體來(lái)說(shuō)，EC和BIOS都處于機器的最底層。EC是一個(gè)單獨的處理器，在開(kāi)機前和開(kāi)機過(guò)程中對整個(gè)系統起著(zhù)全局的管理。而B(niǎo)IOS是在等EC把內部的物理環(huán)境初始化后才開(kāi)始運行的。
看到這里，我想大家也明白EC到底是呵方神圣。如果說(shuō)BIOS 是底層系統的話(huà)，那EC 似乎更加底層。
在南橋上還有一個(gè)功能塊就是電源管理單元（PM，Power Management），一般來(lái)說(shuō)，他和EC來(lái)共同配合完成。這里包括從開(kāi)機鍵按下后，啟動(dòng)，待機，休眠，關(guān)機的全部功能。還包括對背光亮度，聲音等的控制等等。至于現在Intel的Speed Step技術(shù)，也有部分功能是透過(guò)南橋來(lái)實(shí)現的（南橋發(fā)送SLP、STPCLK（sleep，Stop Clock）來(lái)實(shí)現睡眠、深睡眠等）。
這部分的設計比較簡(jiǎn)單，只需要點(diǎn)到點(diǎn)的連接南橋和CPU即可。
邏輯上的開(kāi)機過(guò)程：
開(kāi)機過(guò)程對于電腦設計是至關(guān)重要的。在筆記本電腦打好PCB后第一次開(kāi)機時(shí)，如果電源的時(shí)序正確了，其他的問(wèn)題都比較好解（一般來(lái)說(shuō)時(shí)序正確的話(huà)機器都能開(kāi)起來(lái)）。最怕的就是電源時(shí)序不對，機器開(kāi)不起來(lái)，這才是最要命的。在筆記本內部的電壓有好幾種， 首先是RTC電源，這部分電力是永遠不關(guān)閉的，除非電池（紐扣電池）沒(méi)電并且沒(méi)接任何外部電源（比如電池和電源適配器）。RTC用以保持機器內部時(shí)鐘的運轉和保證CMOS配置信息在斷電的情況下不丟失；其次，在你插上電池或者電源適配器，但還沒(méi)按power鍵的時(shí)候（S5），機器內部的開(kāi)啟的電稱(chēng)為ALWAYS電，主要用以保證EC的正常運行；再次，你開(kāi)機以后，所有的電力都開(kāi)啟，這時(shí)候，我們稱(chēng)為MAIN電(S0)，以供整機的運行；在你進(jìn)待機的時(shí)候(S3)，機器內部的電成為SUS電，主要是DDR的電力供應，以保證RAM內部的資料不丟失；而休眠(S4)和關(guān)機(S5)的電是一樣的，都是Always電。其中，上文中括號內的是表示計算機的狀態(tài)（S0-開(kāi)機，S3-待機，S4-休眠，S5-關(guān)機）。
現在我們假設沒(méi)有任何的電力設備在供電（沒(méi)電池和電源），這時(shí)候，機器內部只有RTC電路在運作，南橋上會(huì )接有一個(gè)3V的紐扣電池來(lái)供給RTC電力，以保持內部時(shí)間的運行和CMOS信息。
南橋的啟動(dòng)時(shí)序
根據前面的Power Status,我們來(lái)分析一下開(kāi)機的過(guò)程。在插上電池或者電源的時(shí)候，機器內部的單片機EC就Reset并開(kāi)始工作，等待用戶(hù)按下Power鍵。在此期間的時(shí)序是：ALWAYS電開(kāi)啟以后，EC Reset并開(kāi)始運行，隨后發(fā)給南橋一個(gè)稱(chēng)為‘RSMRST#’的信號。這時(shí)候南橋的部分功能開(kāi)始初始化并等待開(kāi)機信號。這里要注意，這時(shí)候的南橋并沒(méi)有打開(kāi)全部電源，只有很少一部分的功能可用，比如供檢測開(kāi)機信號的PWRBTN#信號。
在用戶(hù)按下Power鍵的時(shí)候，EC檢測到一個(gè)電平變化（一般時(shí)序是：高-低-高），然后發(fā)送一個(gè)開(kāi)機信號（PWRBTN#）給南橋，南橋收到PWRBTN#信號后依次拉高SLP_S5#,SLP_S4#,SLP_S3#信號，開(kāi)啟了所有的外圍電壓，主要是+3V，+5V以及DDR2.5V等，并發(fā)送PM PWROK信號，這信號表明外圍電源正常開(kāi)啟。
PM PWROK將作為一個(gè)使能信號發(fā)送到CPU外圍VCCP的電壓Generator，并開(kāi)啟VCCP。在此之后，VCCP Generator會(huì )發(fā)出CORE_VR_ON來(lái)開(kāi)啟CORE VR（即CPU的核心電壓）。至此，整機的電壓已經(jīng)全部開(kāi)啟。
在用VR_PWRGD_ICH這個(gè)信號通知南橋CORE VR成功開(kāi)啟后，南橋會(huì )發(fā)出PCI RST#信號到PCI總線(xiàn)，于是總線(xiàn)上的設備都被初始化（包括北橋），并同時(shí)發(fā)出H_PWRGD來(lái)通知CPU它的核心電壓已經(jīng)成功開(kāi)啟。然后北橋發(fā)出H_CPURST#信號給CPU，CPU被RESET，并正式開(kāi)始工作。
在用戶(hù)需要進(jìn)入待機模式（S3）的時(shí)候，系統的ACPI和windows同時(shí)運作，拉低SLP_S3#，并保持SLP_S4#和SLP_S5#被拉高，以關(guān)閉了MAIN電，系統則進(jìn)入待機模式。
而在需要進(jìn)入休眠或者關(guān)機模式時(shí)，同時(shí)拉低SLP_S3#、SLP_S4#和SLP_S5#，關(guān)閉除了RTC以外的電源。當然，在這一系列的過(guò)程中，需要操作系統和BIOS的共同協(xié)作，對硬件來(lái)說(shuō)，只需要保證在特定的狀態(tài)保證特定的電壓供給即可。
當機器要要從S0進(jìn)入S5，即關(guān)機的時(shí)候，也會(huì )有一定的時(shí)序進(jìn)行，基本上就是前面時(shí)序的逆運行。
以上就是整個(gè)硬件的開(kāi)機、進(jìn)入S3，S5的過(guò)程，當然不同的硬件有不同的開(kāi)機過(guò)程，這里說(shuō)的不過(guò)是最普通、最為常見(jiàn)的一種。
下面我針對惠普1000的IO介紹他內部EC的工作情況。 |
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