筆記本電腦中的EC


  EC(embeded Controller,嵌入式控制器)是一個16位單片機,這是筆記本電腦中獨具特色的部分,正是因為EC的使用,體現出了筆記本電腦與普通台式電腦的一個重要區別。 

  在台式電腦中,鍵盤和鼠標是獨立與系統主機的,其一般標准的PS/2或USB端口與主機系統連接。而在筆記本電腦中,為了實現便攜的目的。必然要使用內置鍵盤(矩陣譯碼型鍵盤)和內置鼠標(如觸摸板、指點桿都屬於內置鼠標設備)。為此我們需要專門的鍵盤控制器,筆記本的專用EC正是具備了這個功能。而且,筆記本電腦設計的一個最重要的問題就是要使系統更加省電,增加電池的續航能力,既要有良好的散熱性能,又要盡量減少系統的噪音,所以要根據溫度,控制CPU風扇的停轉。筆記本電腦的一些電源管理,如筆記本進入待機或關機模式,外部電源系統的電力調度。智能電池的電力檢測,充放電任務。以及一些實用的快捷按紐。這些重要的功能都是由EC來完成的。

  實際上,筆記本的EC是傳統的KBC(Keyboard controller,鍵盤控制器)的延伸,它具備了KBC和嵌入式控制兩個部分功能。EC目前普遍應用在具備智能型節電功能的筆記本電腦設計中,它擔負着筆記本內置鍵盤、觸摸板(TOUCHPAD)、筆記本電池智能充放電管理以及溫度監控等任務。EC在筆記本電腦的便攜、智能化、個性化設計中起到了重要的作用。它內部本身也有一定容量的Flash來存儲EC的代碼。EC在系統中的地位絕不次於南北橋,在系統開啟的過程中,EC控制着絕大多數重要信號的時序。在筆記本中,EC是一直開着的,無論你是在開機或者是關機狀態,除非你把電池和Adapter完全卸除。在關機狀態下,EC一直保持運行,並在等待用戶的開機信息。而在開機后,EC更作為鍵盤控制器,充電指示燈以及風扇等設備的控制,它甚至控制着系統的待機、休眠等狀態。

  現在的EC有兩種架構,即BIOS的FLASH通過X-BUS接到EC,然后EC通過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FLASH。另一種的則是比較新的架構,EC和FLASH共同接到LPC總線上,一般它只使用EC內部的 ROM。至於LPC總線,它是INTEL當初為了取代低速落后的X-BUS而推出的總線標准。EC上一般都含有鍵盤控制器,所以也稱KBC(Keyboard Controller)。

  那EC和BIOS在系統中的工作到底有什么牽連呢?在這里我們先簡單的分析一下,具體的過程在本文的最后會詳細介紹。 
  在系統關機的時候,只有RTC(Real-Time Clock,實時時鍾)部分和EC部分在運行。RTC部分維持着計算機的時鍾和CMOS設置信息,而EC則在等待用戶按開機鍵。在檢測到用戶按開機鍵后,EC會通知整個系統把電源打開(這部分在最后詳細介紹)。CPU被RESET后,會去讀BIOS內一個特定地址內的指令(其實是一個跳轉指令,這個地址是由CPU硬件設定的)。

  這里需要說明的是,對於台式機而言,一般是不需要EC的。這里原因有很多:比如台式機本身的ATX電源就具有一定的智能功能,他已經能受操作系統控制來實現待機、休眠的狀態;其次由於筆記本的鍵盤不能直接接到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屏幕的開關時序也必須由EC控制。這些原因導致了筆記本使用EC來做內部管理的必要性。

  總體來說,EC和BIOS都處於機器的最底層。EC是一個單獨的處理器,在開機前和開機過程中對整個系統起着全局的管理。而BIOS是在等EC把內部的物理環境初始化后才開始運行的。看到這里,我想大家也明白EC到底是何方神聖。如果說BIOS 是底層系統的話,那EC 似乎更加底層。在南橋上還有一個功能塊就是電源管理單元(PM,Power Management)。一般來說,他和EC來共同配合完成。這里包括從開機(power button)鍵按下后,啟動,待機,休眠,關機的全部功能。還包括對背光亮度,聲音等的控制等等。至於現在Intel的Speed Step技術,也有部分功能是透過南橋來實現的(南橋發送SLP、STPCLK(sleep,Stop Clock)來實現睡眠、深睡眠等)。這部分的設計比較簡單,只需要點到點的連接南橋和CPU即可。通過EC BIOS(底層軟件部分)與EC芯片(硬件電路設計部分)的結合,可以發揮出更多的創意與設計彈性,在溫度監控與電源管理上達到更加的自動化。使我們的筆記本電腦為用戶提供更多的附加值。


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