Топ-100
Bring your ideas to life
Anything you've even dreamed about is possible to realise just at the moment when you decided to win.
Как я говорил в описании мультиконтроллера, для каждого мульта разная последовательность, но принципы у всех одни и те же. В пример возьмём Lenovo ThinkPad Edge 14 LD-Note Calpella Discrete:
1
Первый шаг
Первый шаг это входные напряжение блок питания (БП) и/или батарея (АКБ). 1a и 1b это напряжение, от которого будет запитана плата. В зависимости от подключенного источника питания Charger (контроллер заряда) открывает входные ключи, например если плата запитана от БП (1a), то Charger выберет 1AC и откроет входной ключ PQ75 (Lenovo Thinkpad E40), на схеме Lenovo ThinkPad Edge 14 это PQ54, тем самым пропуская напряжение с БП на общую шину питания VIN. При питании только от батареи выбор Chargerа 1BAT, и он открывает PQ74 (Lenovo Thinkpad E40), на схеме Lenovo ThinkPad Edge 14 это PQ3, тем самым так же пропуская напряжение с АКБ на общую шину питания VIN. На рисунке показан участок схемы, где 19V с БП попадают на шину VIN.
Давайте разберёмся как это происходит. Сперва нужно разобраться с названиями ножек самого транзистора и его структуры. На большинство транзисторов в интернете есть документация. В нашем случае в схеме указано что это TPCA8109. На первой странице даташита на него, указано что это P-канальный транзистор.
Как известно P-канальные транзисторы открываются в том случае если на его затвор (GATE) подать отрицательное напряжение.
На следующем рисунке я обозначил, где у него находится ключ (первая ножка), на самом транзисторе так же ключ обозначается точкой в углу. На этом же рисунке снизу указана распиновка ножек:

1, 2, 3 – SOURCE (Исток)
4 – GATE (Затвор)
5, 6, 7, 8 – DRAIN (Сток)

Сначала рассмотрим вариант при питании от БП и АКБ
На рисунке 2 мы видим PQ54 (хотя в схеме он и находится в перевёрнутом виде, это не столь важно так как в открытом виде напряжение через себя он все равно пропускает).

Для того чтобы он открылся нужно что бы на затворе (GATE) появился 0 (за счёт этого PQ54 откроется, чтобы там появился 0, транзистор PQ56 должен быть открыт, таким образом подтягивая напряжение на затворе к земле и открывая PQ54. PQ56 это N-канальный транзистор и открывается положительным напряжением на затворе, в данном случае это сигнал ACOK, когда он появится на затворе PQ56,тот в свою очередь откроется и подтянет к земле 19V на затворе PQ54,таким образом открывая его и пропуская 19V на плату. Сигнал ACOK выходит с Chargera и равен напряжению от 3 до 5 вольт. Транзистор PQ3 при этом должен быть закрыт, так как через него шина VIN запитывается от АКБ. Для того чтобы PQ3 был закрыт на его затворе должно быть напряжение БП 19V. Что бы оно там появилось транзистор PQ6 так же должен быть открыт. Таким образом он пропустит через себя напряжение БП, его выход подключен к затвору PQ3, таким образом на затворе PQ3 появляется напряжение БП, не давая ему открыться. При питании только от БП всё должно происходить так же.
Итак, на этом этапе мы разобрались как напряжение с БП попадает на общую шину VIN.
Теперь давайте рассмотрим, что происходит при питании только от АКБ
На рисунке мы видим PQ3, через него запитывается шина VIN при питании только от АКБ.

PQ54 при этом должен быть закрыт. При питании только от АКБ сигнал ACOK равен 0. Соответственно PQ56 будет закрыт.
Напряжение на затворе PQ3 в этот момент будет примерно 4V, так как оно прошло через резисторный делитель и его мало для того, чтобы закрыть транзистор, так что он будет находится в открытом состоянии.
Теперь, когда мы разобрались как питание попадает на общую шину VIN, можно перейти к следующему шагу.
2
Второй шаг
Второй шаг последовательности запуска это VIN, аббревиатура расшифровывается как Voltage Input - входное напряжение. В принципе как формируется VIN мы уже рассмотрели так что переходим к шагу под номером три.
3
Третий шаг
Третий шаг ACIN, аббревиатура расшифровывается как Alternating Current Input - подключен адаптер переменного тока. На этом этапе Charger сообщает EC контроллеру о том, что подключен или не подключен БП. Если сигнал ACIN имеет низкий логический уровень, то это означает что БП не подключен, а если сигнал ACIN имеет высокий логический уровень, то это означает что подключен БП.
4
Четвёртый шаг
Четвертый шаг — это формирование дежурных напряжений 5VPCU и 3VPCU, VPCU это Voltage Pulsed Current - Напряжение Импульсного Тока. За дежурные напряжения отвечает микросхема ISL6237IRZ-T, которая из напряжения VIN формирует +5VPCU и 3VPCU, давайте рассмотрим какие сигналы она должна получить для включения дежурных напряжений.
Во-первых она должна быть запитана. Для этого на 6-ую ножку микросхемы должно приходить напряжение VIN. Следующее что должно быть это сигнал включения линейного регулятора EN_LDO (4-ая ножка), этот вывод так же подключён к шине VIN, но через резистивный делитель и напряжение на самом контакте EN_LDO будет около 5-ти вольт. После получения сигнала EN_LDO должен включиться линейный регулятор и на 7-ой ножке микросхемы должно появиться напряжение 5V_AL (5 Volt Always), из этих 5V_AL формируется сигнал 3V5V_EN (3V5V Enable) сигнал включения 5VPCU и 3VPCU. Так же здесь формируется напряжение +15V (+15V_ALWP) при помощи умножителя напряжения на диодах и конденсаторах делая из 5-ти вольт 15.
5
Пятый шаг
На пятом этапе запитывается EC контроллер от 3VPCU. Тут добавить нечего.
6
Шестой шаг
Шестой этап NBSWON#, аббревиатура расшифровывается как Notebook Switch ON. При подключении БП напряжение на кнопке составит 3 вольта, так как NBSWON# подключен к 3VPCU дежурному напряжению как видно на рисунке

Этот же сигнал подключен к 125 ножке EC контроллера как видно на рисунке

7
Седьмой шаг
Седьмой шаг — это сигнал S5_ON (94-ая ножка EC контроллера, показанная на рисунке)

Появляется этот сигнал после нажатия кнопки включения и равен он напряжению 3.3V. Этот сигнал как видим в последовательности запуска от Lenovo Thinkpad E40 нужен для запуска +3VS5, +5VS5 и +1.1VS5. На плате Lenovo ThinkPad Edge 14 напряжение +1.1VS5 не относится к сигналу S5_ON. Поиск по схеме Lenovo ThinkPad Edge 14 по сигналу S5_ON привёл меня к следующим напряжениям 3V_S5,5V_S5. Здесь они называются не +3VS5, +5VS5(Lenovo Thinkpad E40), а 3V_S5,5V_S5(Lenovo ThinkPad Edge 14) и формируются они из уже имеющихся дежурных 5VPCU и 3VPCU.Больше ни к чему этот сигнал не идёт. Давайте разберёмся как появляются эти напряжения.
На рисунке ниже я обозначу что происходит, когда сигнал S5_ON отсутствует, а на следующем рисунке когда он есть.
Как видим на рисунке ниже транзистор PQ42 закрыт так как на затворе у него 0V. Таким образом напряжение 5VPCU открывает транзистор PQ77, и подтягивает 15V к земле, за счёт этого на втором выводе резистора PR254 будет 0V, как и на затворах PQ67, PQ83, а учитывая то, что это N-канальные транзисторы они не откроются и напряжения 3V_S5,5V_S5 не сформируются.

На этом рисунке сигнал S5_ON есть и открывает транзистор PQ42 подтягивая к земле напряжение 5VPCU. Таким образом на втором выводе резистора PR112 будет 0V. За счёт этого и на затворе PQ77 будет 0V, и он будет закрыт давая возможность напряжению 15V попасть на затворы Q67, PQ83, таким образом позволяя им открыться и сформировать напряжения 3V_S5, 5V_S5.

8
Восьмой шаг
Восьмым шагом, собственно говоря, было формирование 3V_S5, 5V_S5, но так как мы это уже обсудили, то перейдём к шагу девять.
9
Девятый шаг
Девятый шаг это ICH_RSMRST# - I/O Controller Hub A Resume And Reset Signal Output. На этом этапе EC контроллер выдает с 33-ей ножки сигнал ICH_RSMRST# о готовности системы к запуску. Этот сигнал идёт от EC контроллера до хаба (I/O Controller Hub) в случае Lenovo ThinkPad Edge 14. На Lenovo Thinkpad E40 этот сигнал идёт к южному мосту.
10
Десятый шаг
Десятый шаг последовательности запуска DNBSWON#, расшифровывается как Delayed Notebook Switch ON. В схеме Lenovo ThinkPad Edge 14 поиск не нашёл этот сигнал, но в схеме Lenovo Thinkpad E40 это 80-ая ножка EC контроллера, а учитывая что EC контроллеры одинаковые, сигнал на 80-ой ножке Lenovo ThinkPad Edge 14 будет такой же и называется он SIO_PWRBTN#.
После того, как сигнал NBSWON# поступает на EC контроллер, тот в свою очередь передаёт его в виде сигнала SIO_PWRBTN# на хаб (I/O Controller Hub).
11
Одиннадцатый шаг
Одиннадцатый шаг — это сигнал PM_SLP_S4# который идёт с хаба на EC контроллер в ответ на сигнал SIO_PWRBTN# с EC контроллера на хаб. Сигнал PM_SLP_S4# обычно равен напряжению 3.3V и приходит он на 73-ую ножку EC контроллера.
12
Двенадцатый шаг
Двенадцатый шаг — это сигнал SUSON который появляется после того, как на EC контроллер с хаба пришёл сигнал PM_SLP_S4#. Сигнал SUSON равен 3.3V и отвечает за включение напряжений 5VSUS, 3VSUS, 1.5VSUS. Давайте подробнее рассмотрим, как это происходит. Здесь всё практически так же, как и с сигналом S5_ON. На рисунке приведён участок схемы, где формируются напряжения 3VSUS, 5VSUS. На этом же рисунке я обозначу что будет происходить если сигнал SUSON отсутствует, а на следующем рисунке когда он есть. Итак, когда SUSON равен нулю, транзистор PQ38 будет закрыт, таким образом дежурные 5VPCU через резистор PR114 попадают на затвор PQ78 и он находится в открытом состоянии подтягивая 15V к земле, за счёт этого на втором выводе резистора PR257 имеем 0, как и на затворах PQ66 и PQ85, которые по понятным причинам будут находиться в закрытом состоянии.

На рисунке ниже сигнал SUSON есть и за счёт этого транзистор PQ38 открыт и подтягивает 5VPCU к земле, за счёт этого на втором выводе резистора PR114 будет 0 и этот же 0 будет на затворе PQ78 и он будет закрыт, при этом 15V смогут через резистор PR257 попасть на затворы PQ66 и PQ85 открывая их и формируя 5VSUS, 3VSUS из уже ранее появившихся 5VPCU и 3VPCU.

Напряжение 1.5VSUS формируется по-другому, за него отвечает микросхема UP6163AQAG с позиционным номером PU10.
1.5VSUS это напряжение оперативной памяти, на рисунке ниже показано как сигнал SUSON становится сигналом S5. Этот сигнал приходит на 11-ую ножку PU10 и служит для запуска VDDQ и VTTREF напряжений. Когда появится S5 на 11й ножке PU10, то включится напряжение 1.5VSUS. Для запуска VTT нужен сигнал S3 который приходит на 10-ую ножку PU10 и формируется из сигнала MAINON как видно на том же рисунке. Когда появится MAINON, то появится напряжение VTT (0.75VSMDDR_VTERM), это напряжение терминации и равняется оно половине напряжения оперативной памяти, так как напряжение оперативной памяти у нас 1.5V, то напряжение терминации составит 0.75V.

На рисунке ниже представлена таблица состояний и логические уровни сигналов S3 и S5 в том или ином состоянии, то есть в состоянии S4/S5 сигналы S3 и S5 будут иметь низкий логический уровень "0", или 0 вольт, и напряжений VDDQ, VTTREF и VTT не будет. В состоянии S3 сигнал S3 будет иметь низкий логический уровень "0", или 0 вольт, а сигнал S5 будет иметь высокий логический уровень "1" или 3.3 вольта, в таком состоянии напряжения VDDQ, VTTREF будут присутствовать, а напряжение VTT нет. В состоянии S0 сигналы S3 и S5 будут иметь высокий логический уровень "1" и все напряжения будут включены. Когда это произойдёт PU10 должна выдать сигнал PGOOD (Power Good) с 13-ой ножки, этот сигнал означает, что с питанием, формируемым данной микросхемой, всё в порядке и напряжение этого сигнала должно составлять 3 вольта.

13
Тринадцатый шаг
Тринадцатый шаг это PM_SLP_S3# (в схеме Lenovo Thinkpad E40, а в схеме Lenovo ThinkPad Edge 14 этот сигнал называется SIO_SLP_S3#, 18-ая ножка EC контроллера, который также выдаётся хабом в ответ на сигнал SIO_PWRBTN#, одновременно с сигналом PM_SLP_S4# и равен он 3.3V. Получив этот сигнал EC контроллер выдаст сигнал MAINON, но MAINON это уже четырнадцатый шаг, так что перейдём к нему.
14
Четырнадцатый шаг
Четырнадцатый шаг это сигнал MAINON который выдаёт EC контроллер с 96-ой ножки и этот сигнал является сигналом на включение таких напряжений как 0.75VSMDDR_VTERM, +5V, +3V, +1.8V, +1.5V, +1.05V_VTT.
Разберёмся по порядку.
0.75VSMDDR_VTERM напряжение терминации мы уже рассмотрели, когда сигнал MAINON становится сигналом S3 и запускает напряжение 0.75VSMDDR_VTERM, так что будем смотреть как получаются +5V, +3V.
Здесь всё так же как и с другими уже сформировавшимися напряжениями при помощи сигнала SUSON, поэтому объясню на словах...
Когда сигнал MAINON попадёт на затвор PQ39 тот в свою очередь откроется и подтянет к земле 5VPCU, таким образом на затворе PQ76 появится 0 и он будет закрыт, давая возможность 15-ти вольтам попасть на затворы PQ79 и PQ65 после чего появятся напряжения +3V, +5V.

Теперь посмотрим как появляется 1.8V. За это напряжение отвечает микросхема OZ8116LN с позиционным номером PU8. Для того что бы это напряжение появилось, PU8 должна быть запитана. Для этого на 2-ую ножку данной микросхемы должно приходить напряжение VIN, а также дежурные 5VPCU на 5-ую и 16-ую ножку. Если с этим всё в порядке, то на данном этапе на её 3-ью ножку (ON/SKIP) поступит сигнал MAINON, который и даст данной микросхеме команду на запуск, и она сформирует напряжение 1.8V, после чего она должна выдать сигнал PGD (Power Good) c 4-ой ножки.

Теперь посмотрим как появляется 1.5V. Здесь всё так же просто как и с уже рассмотренными ранее напряжениями. MAINON имея высокий логический уровень откроет транзистор PQ26 и просадит 5V на землю. За счёт этого на затворе PQ27 будет выставлен 0, и он будет закрыт, позволив напряжению 15V попасть к затвору PQ29 и таким образом откроет его для формирования +1.5V.

Теперь напряжение +1.05V_VTT. За него отвечает микросхема RT8204CGQW с позиционным номером PU6. Здесь всё так же, как и с PU8. На 16-ую ножку должно прийти питание VIN, на 2-ую и 9-ую питание 5VPCU и сигнал MAINON (15-ая ножка - EN/DEM), после чего данная микросхема запустится и сформирует +1.05V_VTT и если на этом этапе всё пройдёт нормально, то она так же, как и предыдущие микросхемы выдаст сигнал PGOOD с 4-ой ножки.

15
Пятнадцатый шаг
Пятнадцатым шагом было включение напряжений, за которые отвечают сигналы SUSON и MAINON.
А именно:
SUSON - 5VSUS, 3VSUS, 1.5VSUS.
MAINON - 0.75VSMDDR_VTERM, +5V, +3V, +1.8V, +1.5V, +1.05V_VTT.
Это можно увидеть на рисунке 13 или на странице 2 схемы на Lenovo ThinkPad Edge 14.


16
Шестнадцатый шаг
Шаг шестнадцать в схеме LenovoThinkPadE40 это VRON - VoltageRunON. Но у нас это будет GFX_RUN_ON, потому что формируется он из MAINON как видно на рисунке и по логике вещей появится вместе с ним. VRON запустится следующим. Давайте разберёмся что за GFX_RUN_ON. GFX_RUN_ON это сигнал запуска для микросхемы MAX8792ETD+T с позиционным номером PU4. Данная микросхема формирует питание видеоядра +VCC_GFX_CORE. Для того чтобы она работала, на неё должны прийти напряжения VIN, подключенное к пину под названием TON, 7-ая ножка, и напряжение +5VPCU, подключенное к пину 2 (VDD). Следующим что должно прийти на неё для запуска, это наш сигнал включения GFX_RUN_ON, приходящий на 1-ую ножку данной микросхемы, и если с питанием сформированным этой микросхемой будет всё в порядке, то она выдаст сигнал PGOOD.

17
Семнадцатый шаг
Семнадцатый шаг VRON. Сигнал на включение питания процессора. PU2 в облике ISL62882 отвечает за это событие. Для её работы на ней должны быть питания VIN - 17-ая ножка, VDD и VCCP которые подключены к 5VSUS. Сигнал VRON служит для запуска PU2 и подключен к 38-ой ножке. В конечном итоге PU2 выдаст PGOOD с 1-ой ножки если с питанием, за которое она отвечает, всё нормально. Также будет выдан сигнал VR_PWRGD_CLKEN#, который в последующем станет сигналом CK_PWRGD_R на запуск U12 тактового генератора, который задаёт частоту основных логических узлов. (Так как у нас появился дополнительный этап последовательности запуска GFX_RUN_ON из-за того, что в этой модели используется дискретная графика, у нас появилось смещение на один пункт относительно последовательности запуска, на которую мы ориентируемся и что бы это компенсировать, напряжение формируемое PU2, а именно +VCC_CORE, я присвою этому же восемнадцатому шагу в соответствии с последовательностью запуска Lenovo ThinkPad E40).
18
Восемнадцатый шаг
Восемнадцатый шаг в схеме Lenovo ThinkPad E40 это сигнал на запуск питания северного моста, и собственно формирование самого питания, но у нас северного моста нет, у нас хаб, так что их мы пропустим.
19
Девятнадцатый шаг
Девятнадцатый шаг, наверное, является одним из самых важных. HWPG - Hardware Power Good, это общий PowerGood. Сигнал о том, что все системы питания на плате в норме.
Расскажу, как он работает. Каждая микросхема, которая формирует какое-либо питание в конечном итоге должна выдать сигнал о том, что питание сформировано и в норме и это PowerGood (PGOOD).
Этот PGOOD в последующем становится HWPG. К нему подключено +3V через резистор R307. До того момента как микросхема сформирует питание этот вывод подключен к земле. Соответственно на нём будет 0 вольт. Когда микросхема сформировала питание и проверила его с помощью обратной связи, она отключает PGOOD от земли. Так должны поступить все микросхемы. Если хоть одна из них этого не сделает, то 3V которые подключены к HWPG будут просажены на землю и это будет логический 0, а нужна логическая единица, и получится она только в том случае если все из микросхем, которые формируют питающие напряжения отключат свой PGOOD от земли, тогда 3 вольта появится и на их выводах PGOOD, и на 124-ой ножке EC контроллера, что будет для него означать логическую единицу.
20
Двадцатый шаг
Двадцатый шаг — это непосредственно выставление логической единицы HWPG на 124-ой ножке EC контроллера. Это мы уже обсудили.
21
Двадцать первый шаг
Двадцать первый шаг это ECPWROK, который появится в ответ на HWPG. Приходит он на U31, где уже будет DELAY_VR_PWRGOOD. После этого сформируются три сигнала SYS_PWROK, ICH_PWRGD, PM_MPWROK и все они поступят на хаб. U31 выставит логическую единицу на выводе только в том случае если сигналы ECPWROK и DELAY_VR_PWRGOOD будут так же иметь высокий логический уровень как видно в таблице из даташита U31 на рисунке ниже, если хоть один из сигналов, приходящих на неё, будет иметь низкий логический уровень, то на выходе также будет низкий логический уровень.

22
Двадцать второй шаг
Двадцать второй шаг будет DELAY_VR_PWRGOOD. На схеме Lenovo ThinkPad E40 это WD_PWRGD, в нашей схеме его нет, но опять же по логике вещей, U31 требует высокий логический уровень на входе, ECPWROK приходит на один из её входов, второй сигнал DELAY_VR_PWRGOOD, который поступает туда с задержкой. Отсюда можно сделать вывод, что WD_PWRGD в нашем случае замещён на DELAY_VR_PWRGOOD.
23
Двадцать третий шаг
Двадцать третий шаг в схеме Lenovo ThinkPad E40 это NB_PWRGD_IN, но опять же северного моста у нас нет, у нас хаб, а так как сигнал NB_PWRGD_IN в схеме Lenovo ThinkPad E40 формируется из сигналов ECPWROK и WD_PWRGD, то у нас это ECPWROK и DELAY_VR_PWRGOOD которые приходят на U31 и в совокупности которых получим три сигнала SYS_PWROK, ICH_PWRGD, PM_MPWROK. Они попадут в хаб. Это и будет двадцать третим шагом.
24
Двадцать четвёртый шаг
Двадцать четвёртый шаг H_PWRGOOD который от хаба идёт к процессору, когда хаб получит SYS_PWROK, ICH_PWRGD, PM_MPWROK.
Этот сигнал уведомляет процессор о том, что все системы питания работают исправно. На пути к процессору этот сигнал становится сигналом SYS_AGENT_PWROK как видно на рисунке ниже и в таком виде приходит уже на процессор.

На этом этапе стоит разъяснить один момент. А именно: основные чипы на плате на этом этапе находятся в состоянии RESET, это состояние должно быть с них снято для дальнейшего продолжения запуска платы. Как это происходит узнаем далее.

25
Двадцать пятый шаг
Двадцать пятый шаг — это сигнал RCIN#, в схеме Lenovo ThinkPad E40, у нас же это будет SIO_RCIN#, так как выходит этот сигнал также с четвёртой ножки EC контролера. Этот сигнал приходит на хаб и таким образом снимает его с RESET.
26
Двадцать шестой шаг
Двадцать шестой шаг в схеме Lenovo ThinkPad E40 это A_RST#, это сигнал снимает RESET с северного моста. Учитывая то, что у нас хаб, вместо A_RST# на данном этапе у нас будет PCI_RST_R#, сигнал снятия RESET с PCI-E шины. В последующем этот сигнал станет сигналом PCI_RST# при помощи U33 и попадёт в видеочип.
27
Двадцать седьмой шаг
Двадцать седьмой шаг это CPU_LDT_STOP# и CPU_LDT_RST#, на этом этапе происходит снятие RESET с процессора, у нас же это будет выглядеть несколько иначе. Обратившись в даташит на процессор, как видно на рисунке ниже, стало ясно, что в данном случае снятие RESET с процессора происходит при помощи сигнала PLTRST# - Platform Reset, этот сигнал выходит с хаба и изначально называется PCI_PLTRST#, с помощью U32 в последующем он становится PLTRST# и приходит на процессор таким образом снимая его с RESET и практически одновременно процессор выдаёт сигнал SM_DRAMRST# снимая таким образом RESET с оперативной памяти.

Заключение
На этом всё... далее уже BIOS будет выполнять инструкции.

Если на каком-либо из этапов отсутствует тот или иной сигнал или напряжение, то при наличии последовательности запуска можно значительно сузить круг подозреваемых. Надеюсь, материал был полезен и интересен, до встречи в следующих статьях