ADM1168ASTZ

集成非易失性故障记录功能的 超级时序控制器和监控器 ADM1168 特性 功能框图 应用 中央交换局系统 服务器/路由器 多电压系统线路卡 DSP/FPGA电源时序控制 余量微调电源的在线测试 REFOUT REFGND VREF SDA SCL A1 A0 SMBus INTERFACE ADM1168 FAULT RECORDING VX1 VX2 VX3 VX4 EEPROM DUALFUNCTION INPUTS CONFIGURABLE OUTPUT DRIVERS (LOGIC INPUTS OR SFDs) (HV CAPABLE OF DRIVING GATES OF NFET) PDO1 PDO2 PDO3 PDO4 PDO5 PDO6 SEQUENCING ENGINE VP1 VP2 VP3 CONFIGURABLE OUTPUT DRIVERS PROGRAMMABLE RESET GENERATORS (LV CAPABLE OF DRIVING LOGIC SIGNALS) (SFDs) PDO7 PDO8 VH AGND VDDCAP PDOGND VDD ARBITRATOR VCCP GND 09474-001 完整的电源监控和时序控制解决方案，可监控多达8个电源 16事件深度的黑盒非易失性故障记录功能 8个电源故障检测器，电源监控精度可达： 2.5V) 图24. 配置更新流程图 更新时序控制引擎 EEPROM与其它寄存器之间的主要区别如下： SE功能的更新方式与常规配置锁存不同。SE有自己专门的 512字节EEPROM，用于存储状态定义和提供63个独立状 态，每个状态各为一个64位字(一个状态保留)。上电时， 第一个状态从SE EEPROM载入引擎本身。当该状态的条件 达到时，下一个状态从EEPROM载入引擎，依此类推。每 种新状态的加载大约需要10 μs。 • 写入具体EEPROM位置之前，该位置必须为空。如果含 有数据，则必须首先擦除该数据。 • 写入EEPROM要比写入RAM慢。 • 应限制写入EEPROM的次数，因为其写入/寿命有限， 一般可写1万次，这是EEPROM常见磨损机制造成的结果。 要更改状态，必须直接对EEPROM进行所需更改。并不存 在针对各状态的RAM。必须对64位字进行相应更改，然后 将该字直接上传至EEPROM。 内部寄存器 ADM1168包含许多数据寄存器。主要寄存器为地址指针寄 存器和配置寄存器。 地址指针寄存器 地址指针寄存器包含用于选择其他内部寄存器之一的地 址。写入ADM1168时，第一个字节的数据始终为一个寄存 器地址，用于写入地址指针寄存器。 配置寄存器 配置寄存器控制和配置ADM1168的各种工作参数。详见 AN-721应用笔记。 EEPROM ADM1168有两个512字节的非易失性、可电擦除、可编程 只读存储器(EEPROM)单元，位于地址0xF800至寄存器地 址 0xFBFF。 EEPROM用 于 永 久 存 储 数 据 ， 这 些 数 据 在 ADM1168关断时不会丢失。一个EEPROM单元(0xF800至 0xF9FF)包含配置数据、用户信息和器件的任何故障记录(若 使能)；另一部分(0xFA00至0xFBFF)则包含SE的状态定义。 虽然称为只读存储器，但EEPROM支持读写，具体方式与 其它寄存器一样都是利用串行总线。 第一个EEPROM分成16页(0至15)，各为32个字节。第0页 至第4页(地址0xF800到地址0xF89F)保存ADM1168上应用的 配置数据(如SFD和PDO)。这些EEPROM地址与RAM寄存 器地址相同，均以F8开头。第5页至第7页(地址0xF8A0至 地址0xF8FF)保留不用。 第8页至第11页用于供用户存储其应用中可能需要的任何 信息。用户可以在第12页至第15页中存储信息，或者如果 用户决定使能写入不同状态的故障记录，也可以使用这些 页来存储时序控制引擎写入的故障记录。 数据可以通过以下方式之一从EEPROM下载到RAM： • 上电下载第0页至第4页时。 • 通过将UDOWNLD寄存器(0xD8)的位0置1，这将执行第 0页至第4页的用户自定义下载。 使能时序控制引擎时，无法存取EEPROM中从地址0xFA00 到地址0xFBFF的部分。要读写该范围，必须停止时序控制 引擎。如果在时序控制引擎未停止时尝试读写该范围，则 会产生一个不应答(NACK)信号。 能否读/写配置EEPROM范围(地址0xF800至地址0xF89F)和 用户EEPROM范围(地址0xF900至地址0xF9FF)取决于是否 使能了黑盒故障记录器。如果使能了故障记录器，并将一 个或多个状态设置为故障记录触发状态，则除非首先停止 黑盒，否则无法存取该范围内的任何EEPROM位置。当故 障记录器在工作时，如果尝试读取或写入该EEPROM范 围，器件会做出应答，但不会返回任何有用数据，也不会 对EEPROM作出任何修改。 Rev. A | Page 21 of 28 ADM1168 如果未将任何状态设为故障记录触发状态，则认为黑盒已 禁用，此时无需停止黑盒故障记录器即可进行读/写操作。 串行总线接口 ADM1168通过串行系统管理总线(SMBus)进行控制，并作 为从机连接到此总线来受主机控制。上电后，ADM1168从 其EEPROM下载数据大约需要1 ms。因此，对ADM1168的 存取受到限制，直到下载完成为止。 识别SMBus上的ADM1168 ADM1168有一个7位串行总线从机地址(见表9)。该器件由 一个默认串行总线地址加电。该地址的五个MSB设为10001； 两个LSB由引脚A1和引脚A0的逻辑状态决定。这使得可将 四个ADM1168连接到一个SMBus。 1 A0引脚 低电平 高电平 低电平 高电平 十六进制地址 0x88 0x8A 0x8C 0x8E 7位地址1 1000100x 1000101x 1000110x 1000111x x = 读/写位。地址仅显示前7个MSB。 该器件还有几个标识寄存器(只读)，可通过SMBus读取。 表10列出了这些寄存器的值和功能。 表10. 标识寄存器值和功能 名称 MANID REVID MARK1 MARK2 地址 0xF4 0xF5 0xF6 0xF7 值 0x41 0x10 0x00 0x00 步骤1 主机通过建立起始条件而启动数据传输；起始条件定义为 在串行时钟线(SCL)保持高电平时，串行数据线(SDA)发生 高低转换。这样，随后就会发生数据流。所有连接至串行 总线的从外设器件都对起始条件做出响应，并在接下来包 括一个7位从机地址(MSB优先)加一个R/W位的8个位中移 位。读写位决定数据传输的方向，即数据写入还是读取从 机(0 = 写，1 = 读)。 地址对应于发送地址的外设做出响应，在第9个时钟脉冲 (称为应答位)之前的低电平期间将数据线拉低，并在此时 钟脉冲的高电平期间使之保持低电平。 在选定器件等待读写数据期间，总线上的所有其它器件保 持空闲状态。如果R/W位为0，则主机对从机写入。如果 R/W位为1，则主机读取从机。 表9. 串行总线从机地址 A1引脚 低电平 低电平 高电平 高电平 通用SMBus协议按以下三步工作。 功能 ADI公司的制造商ID 芯片版本 软件品牌 软件品牌 通用SMBus时序 图25、26和27为通用SMBus读写操作的时序图。SMBus规 范定义了针对不同类型读写操作的具体条件，详见“写操 作”和“读操作”部分。 步骤2 数据按9个时钟脉冲(8个数据位后跟1个来自从机的应答位) 的顺序通过串行总线发送。数据线上的数据转换必须发生 在时钟信号的低电平期间，并且在高电平期间保持稳定， 因为在时钟为高电平期间发生的低到高转换可能被解读为 停止信号。如果操作为写操作，则从机地址之后的第一个 数据字节是命令字节，该命令字节告知从机接下来会发生 什么。它可能是一个指令，告知从机接下来会发生块写入， 或者是一个寄存器地址，告知从机将后续数据写入何处。 数据只能沿R/W位所规定的一个方向流动，因此无法在读 操作期间向从机发送命令。执行读操作之前，有时需要执 行一个写操作，告知从机会发生何种读操作以及从何地址 读取数据。 步骤3 读取或写入所有数据字节之后，停止条件随即建立。在写 入模式下，主机在第10个时钟脉冲期间拉高数据线，以置 位停止条件。在读取模式下，主机在第9个时钟脉冲前的 低电平期间释放SDA线，但从机不拉低数据线，这称为不 应答。主机随后在第10个时钟脉冲前的低电平期间拉低数 据线，然后在第10个时钟脉冲期间拉高数据线，以置位停 止条件。 Rev. A | Page 22 of 28 ADM1168 1 9 1 9 SCL 0 0 0 1 A1 A0 D7 R/W D6 D5 D4 D3 D2 D1 ACK. BY SLAVE START BY MASTER FRAME 1 SLAVE ADDRESS FRAME 2 COMMAND CODE 1 SCL (CONTINUED) SDA (CONTINUED) D7 9 D6 D5 D4 D3 D0 ACK. BY SLAVE D2 D1 1 D7 D0 9 D6 D5 D4 ACK. BY SLAVE FRAME 3 DATA BYTE D3 D2 D1 D0 STOP BY MASTER ACK. BY SLAVE FRAME N DATA BYTE 09474-036 1 SDA 图25. 通用SMBus写操作时序图 1 9 1 9 SCL 0 0 0 1 A1 A0 R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 ACK. BY SLAVE START BY MASTER 1 SCL (CONTINUED) SDA (CONTINUED) D7 FRAME 1 SLAVE ADDRESS D6 D5 D4 D3 9 D2 D1 D0 FRAME 2 DATA BYTE 1 D7 D6 D5 D4 ACK. BY MASTER FRAME 3 DATA BYTE D0 ACK. BY MASTER 9 D3 D2 FRAME N DATA BYTE D1 D0 STOP BY MASTER NO ACK. 图26. 通用SMBus读操作时序图 tR tF tHD;STA tLOW tHIGH tHD;STA tHD;DAT tSU;STA tSU;STO tSU;DAT SDA P tBUF S S 图27. 串行总线时序图 Rev. A | Page 23 of 28 P 09474-038 SCL 09474-037 1 SDA ADM1168 • 擦除EEPROM存储器的一个页面。EEPROM存储器只能 在未编程时写入。写入已编程的一个或多个EEPROM存 储器位置之前，必须先擦除包含这些位置的页面。 EEPROM存储器通过写入一个命令字节来擦除。 可以单数据字节格式向RAM和EEPROM写入数据，也可从 两者读取数据。只能将数据写入未编程EEPROM位置。要 将新数据写入已编程位置，则必须先擦除该位置的内容。 EEPROM擦除不能在字节层次进行。EEPROM排列为32页， 各为32个字节，必须擦除整页。 主机发送一个命令代码，告知从机擦除页面。ADM1168 用于页面擦除的命令代码是0xFE (1111 1110)。请注意， 要进行页面擦除，必须在前一个写字处理中给出页面地 址(详见“写字节/字”部分)。另外，UPDCFG寄存器的位2 (地址0x90)必须设为1。参见图29。 页面擦除通过将UPDCFG寄存器的位2(地址0x90)设为1来 使能。如果该位未置1，则即使通过SMBus对命令字节 (0xFE)进行编程，则无法进行页面擦除。 SMBus规范针对不同类型的读写操作规定了多种协议。图28 至图36中用到了以下缩写： S = 开始 P = 停止 R = 读取 W = 写入 A = 应答 A = 不应答 S W 3 4 5 6 A COMMAND BYTE (0xFE) A P 写字节/字 发送字节 在发送字节操作中，主机向从机发送一个单命令字节，如 下所示： 主机在SDA上置位起始条件。 主机发送7位从机地址以及写入位(低)。 具有相应地址的从机在SDA上置位应答(ACK)。 主机发送一个命令代码。 从机在SDA上置位应答(ACK)。 主机在SDA上置位停止条件，处理结束。 • 向RAM写入一个寄存器地址，以接下来从同一地址读取 一个单字节，或者从该地址开始块读取或块写入，如图28 所示。 SLAVE ADDRESS W 3 4 5 6 A RAM ADDRESS (0x00 TO 0xDF) A P • 向RAM写入单字节数据。这种情况下，命令字节的范 围为从RAM地址0x00到RAM地址0xDF，唯一的数据字 节为实际数据，如图30所示。 图30. 对RAM进行单字节写入 09474-039 S 2 1. 主机在SDA上置位起始条件。 2. 主机发送7位从机地址以及写入位(低)。 3. 地址指向的从机在SDA上置位应答(ACK)。 4. 主机发送一个命令代码。 5. 从机在SDA上置位应答(ACK)。 6. 主机发送一个数据字节。 7. 从机在SDA上置位应答(ACK)。 8. 主机发送一个数据字节或置位停止条件。 9. 从机在SDA上置位应答(ACK)。 10.主机在SDA上置位停止条件以结束处理。 在ADM1168中，写字节/字协议用于三种目的： 在ADM1168中，发送字节协议用于两种目的： 1 ADM1168一接收到命令字节，即开始页面擦除。主机 一发送命令字节，即可发送停止命令。页面擦除大约需 要20 ms。如果在擦除完成前存取ADM1168，则会返回 不应答(NACK)信号。 在写字节/字操作中，主机向从机发送一个命令字节和一两 个数据字节，如下所示： ADM1168使用以下SMBus写协议。 1. 2. 3. 4. 5. 6. 2 SLAVE ADDRESS 图29. EEPROM页面擦除 写操作 • • • • • • 1 09474-040 ADM1168含 有 易 失 性 寄 存 器 (RAM)和 非 易 失 性 寄 存 器 (EEPROM)。用户RAM占用从地址0x00到地址0xDF的位 置；EEPROM占用从地址0xF800到地址0xFBFF的位置。 针对RAM和EEPROM的SMBus协议 图28. 为后续读操作设置一个RAM地址 Rev. A | Page 24 of 28 ADM1168 • 设置一个2字节EEPROM地址，用于后续的读取、写入、 块读取、块写入或页面擦除等操作。这种情况下，命令 字节为高字节，即从EEPROM地址0xF8到EEPROM地址 0xFB。唯一的数据字节为EEPROM地址的低字节，如图31 所示。 有些EEPROM器件将块写入限制在一页之内，与之不同， 在以下情况之外，在向EEPROM执行块写入时，对起始地 址无限制： • 从起始地址到最高EEPROM地址(0xFBFF)，必须至少有 N个位置，以避免写入无效地址。 • 地址跨越一页界限。这种情况下，必须在编程前擦除这 两页。 请 注 意 ， ADM1168有 一 种 时 钟 扩 展 功 能 ， 用 于 写 入 EEPROM。编程一个EEPROM字节大约需要250 μs，这就限 制了重复操作或块写入操作的SMBus时钟。ADM1168在不 能接受任何其他数据时，将SCL拉低并扩展时钟脉冲。 图31. 设置EEPROM地址 由于一页面由32个字节构成，因此页面擦除中重要的只 有地址低字节的三个MSB。EEPROM地址低字节的低五 位指定页面中的地址，在页面擦除过程中将被忽略。 读操作 • 向EEPROM写入单字节数据。这种情况下，命令字节为 高字节，即从EEPROM地址0xF8到EEPROM地址0xFB。 第一个数据字节为EEPROM地址的低字节，第二个数据 字节为实际数据，如图32所示。 4 5 6 7 8 1. 2. 3. 4. 5. 6. 9 10 EEPROM EEPROM ADDRESS ADDRESS S SLAVE W A A A DATA A P ADDRESS HIGH BYTE LOW BYTE (0xF8 TO 0xFB) (0x00 TO 0xFF) 图32. 对EEPROM进行单字节写入 块写入 在块写入操作中，主机向从机写入一个数据块，如图34所 示。块写入的起始地址必须事先设置。在ADM1168中，发 送字节操作设置RAM地址，写字节/字操作设置EEPROM 地址，如下所示： 主机在SDA上置位起始条件。 主机发送7位从机地址以及读取位(高)。 地址指向的从机在SDA上置位应答(ACK)。 主机接收一个数据字节。 主机在SDA上置位不应答(NACK)。 主机在SDA上置位停止条件，处理结束。 在ADM1168中，接收字节协议用于从RAM或EEPROM位置 (其地址已先由一个发送字节或写字节/字操作设置)读取单 字节数据，如图33所示。 1. 2. 3. 4. 主机在SDA上置位起始条件。 主机发送7位从机地址以及写入位(低)。 地址指向的从机在SDA上置位应答(ACK)。 主机发送一个命令代码，告知从机将发生块写入。 ADM1168用于块写入的命令代码是0xFC (1111 1100)。 5. 从机在SDA上置位应答(ACK)。 6. 主机发送一个数据字节，告知从机将发送多少个数据字 节。SMBus规范允许一次块写入最多32个数据字节。 7. 从机在SDA上置位应答(ACK)。 8. 主机发送N个数据字节。 9. 每发送一个数据字节后，从机在SDA上置位应答(ACK)。 10.主机在SDA上置位停止条件以结束处理。 1 2 3 4 1 2 S SLAVE ADDRESS R 3 4 A DATA 6 A P 图33. 对EEPROM或RAM进行单字节读取 5 6 7 8 9 10 SLAVE 0xFC BYTE A DATA A DATA A DATA A P S ADDRESS W A COMMAND (BLOCK WRITE) A COUNT 1 2 N 图34. 对EEPROM或RAM进行块写入 Rev. A | Page 25 of 28 5 09474-045 3 在接收字节操作中，主机从从机接收一个单字节，如下所 示： 09474-044 2 接收字节 09474-043 1 ADM1168使用以下SMBus读取协议。 ADM1168 块读取 纠错 此块读取中，主机从从机读取一个数据块。块读取的起始 地址必须事先设置。在ADM1168中，其方法如下：发送字 节操作设置RAM地址，写字节/字操作设置EEPROM地址。 块读取操作本身包括一个发送字节操作(向从机发送一个块 读取命令)，紧随其后的是一个重复起始和读取操作(读出 多个数据字节)，如下所示： ADM1168提供一种选项，可在写入RAM、写入EEPROM、 块写入RAM/EEPROM或从RAM/EEPROM进行块读取之后， 发出一个分组差错校验(PEC)字节。该选项允许用户检验 ADM1168接收或发来的数据是否正确。PEC字节是在将最 后一个数据字节写入ADM1168或者从中读取最后一个数据 字节之后发送的一个可选字节。协议规定的第1步至第12 步与块读取相同，其他步骤如下： 1. 2. 3. 4. 主机在SDA上置位起始条件。 主机发送7位从机地址以及写入位(低)。 地址指向的从机在SDA上置位应答(ACK)。 主机发送一个命令代码，告知从机将发生块读取。 ADM1168用于块读取的命令代码是0xFD (1111 1101)。 5. 从机在SDA上置位应答(ACK)。 6. 主机在SDA上置位重复起始条件。 7. 主机发送7位从机地址以及读取位(高)。 8. 从机在SDA上置位应答(ACK)。 9. ADM1168发送一个字节读数数据字节，告知主机要读 多少个数据字节。ADM1168始终返回32个数据字节 (0x20)，这是SMBus 1.1规范允许的最大限值。 10.主机在SDA上置位应答(ACK)。 11.主机接收32个数据字节。 12.每接收一个数据字节后，主机在SDA上置位应答(ACK)。 13.主机在SDA上置位停止条件以结束处理。参见图35。 1 2 3 4 13.ADM1168向主机发送一个PEC字节。主机校验PEC字 节，如果PEC字节不正确，将发出另一个块读取。 14.在PEC字节之后，产生不应答(NACK)，表示读取结束。 15.主机在SDA上置位停止条件以结束处理。 请注意，PEC字节用CRC-8计算。根据以下多项式，帧检 查序列(FCS)符合CRC-8： C(x) = x8 + x2 + x1 + 1 详见SMBus 1.1规范。 带可选PEC字节的块读取示例如图36所示。 5 6 7 8 9 10 11 12 SLAVE 0xFD SLAVE BYTE DATA A S ADDRESS W A COMMAND (BLOCK READ) A S ADDRESS R A COUNT A 1 DATA A 32 P 09474-046 13 图35. 对EEPROM或RAM进行块读取 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SLAVE BYTE DATA SLAVE COMMAND 0xFD A S ADDRESS W A (BLOCK READ) A S ADDRESS R A COUNT A 1 DATA 32 图36. 对EEPROM或RAM进行块读取(带PEC) Rev. A | Page 26 of 28 A PEC A P 09474-047 13 14 15 ADM1168 外形尺寸 0.75 0.60 0.45 1.60 MAX 9.00 BSC SQ 32 25 1 24 PIN 1 7.00 BSC SQ TOP VIEW (PINS DOWN) 1.45 1.40 1.35 0.15 0.05 SEATING PLANE VIEW A 0.20 0.09 7° 3.5° 0° 0.10 MAX COPLANARITY 8 17 9 0.80 BSC LEAD PITCH VIEW A 16 0.45 0.37 0.30 ROTATED 90° CCW COMPLIANT TO JEDEC STANDARDS MS-026-BBA 图37. 32引脚薄型四方扁平封装[LQFP] (ST-32-2) 尺寸单位：mm 订购指南 型号1 ADM1168ASTZ ADM1168ASTZ-RL7 EVAL-ADM1168LQEBZ 1 温度范围 −40°C至+85°C −40°C至+85°C 封装描述 32引脚薄型四方扁平封装[LQFP] 32引脚薄型四方扁平封装[LQFP] 评估板 Z = 符合RoHS标准的器件。 Rev. A | Page 27 of 28 封装选项 ST-32-2 ST-32-2 ADM1168 注释 ©2011–2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners. D09474sc-0-8/13(A) Rev. A | Page 28 of 28