1.  前言

        前文 <基于 E3110 开发板的 SBC FS56 芯片简介（上）>已经对 SBC FS56 做了基本简介，并且对 E3110 电源域及 SBC FS56 供电原理图做了介绍，相信大家都对 SBC FS56有了大概的了解。

本文针对 SBC FS56 主要功能安全在 E3110 硬件设计上做一个简单的介绍。

 

2.  SBC FS56 电源管理器件

SBC FS56 电源管理器件主要包含了 SW1（集成FET降压变换器）、SW2（外部 FET 降压控制。

2.1.  SW1 概述及框图

       SW1 是集成FET降压变换器（Integrated FET buck converter）是一种电源管理器件。它由一个 3A 集成的（或内置的）金属氧化物半导体场效应晶体管（FET）、电感器、电容器和控制电路组成。

这种电源管理器件可以将输入电压降低到所需的输出电压，并能够通过供电控制器调节负载电压。这种集成的设计降低了系统的复杂性和成本，并提供了电源效率和精度的提高。

图 2-1  SW1 high-level block diagram

 

2.2.  SW2 概述及框图

        SW2 是外部FET降压控制器（External FET buck controller）是一种电源管理器件。它由一个或多个外部金属氧化物半导体场效应晶体管（FET）和控制电路组成。SW2 的额定负载电流取决于所选择的外部组件。通过仔细选择 MOSFET、电感器和电流感应电路，负载电流在不进入电流限制的情况下，可以提取高达 15A 的电流。

        这种电源管理器件可以通过控制开关 FET 的导通和截止来实现输入电压向所需输出电压的转换，并能够通过供电控制器调节负载电压。与集成FET降压变换器相比，它需要外部元件（例如电感器、电容器等）配合使用，复杂性和成本较高，但具有更好的灵活性和可定制性。

图 2-2  SW2 high-level block diagram

 

3.  Watchdog 简介

       SBC FS56 的看门狗（Watchdog）是一种硬件设备，能够确保系统在意外情况下（如死机或失去响应）自动重启。它是基于一个定时器运行的，当系统的软件不能及时为其喂狗（刷新定时器），定时器达到特定的时间（例如 2 秒）就会强制重启系统。

       此外，SBC FS56 的 Watchdog 还提供了开窗（Windowed）功能，允许软件指定刷新的时间窗口，以确保正确的操作。以此方式，需要向 Watchdog 专门写入数据，以允许系统周期性地刷新以保持其正常操作。

 

3.1.  Simple watchdog 概述

        简单的看门狗是使用一个种子值，必须用这个值来“抚摸”看门狗。MCU 可以在 WD_SEED 寄存器中发送自己的种子，或者使用默认种子值 0x5AB2。这个种子必须在打开看门狗窗口时写入 WD_ANSWER 寄存器。当结果正确时，看门狗窗口会重新启动。当结果错误时，看门狗错误计数器会增加并且看门狗窗口会重新启动。

 

3.2 .  Windowed Watchdog Timer 概述

窗口看门狗定时器（Windowed Watchdog Timer）是一种常用的系统级芯片保护机制，它能够检测系统异常或停机，并在检测到异常或停机时重置系统。

       窗口看门狗定时器与标准看门狗定时器不同之处在于它对比较窗口的时间进行监控。在窗口时间内，系统必须定期向窗口看门狗定时器发送信号，以证明系统仍在运行。如果系统停止响应并超出了窗口时间，则窗口看门狗定时器会被触发，认为系统已经出现故障，并执行系统复位操作。这种定时器可以帮助保障系统的稳定性和安全性，是许多应用中不可缺少的安全措施之一。

 

3.3.  看门狗错误计算器和错误影响

看门狗错误计数器适用于 Challenger 和简单看门狗方案。看门狗错误计数器用于计算出现具有错误（数据和临时错误）的看门狗刷新的次数。

每当发生看门狗故障，设备会将此计数器增加 2。每次成功刷新看门狗时，看门狗错误计数器会减 1。这个原则确保循环的‘OK / NOK’行为收敛到失败检测。

为了允许应用程序的灵活性，此计数器的最大值可通过 WD_ERR_LIMIT [1：0] 寄存器进行配置。

图 3-1 看门狗错误计数器配置

 

 

4 .Debug Mode 和 FCCU 监测

4.1.Debug Mode 简介

FS5600 提供了 Debug 模式，适用于系统启动和/或开发。在调试模式下，存在以下限制：

• 深度故障安全状态转换已禁用
• 看门狗窗口持续时间被设置为无限

      要在调试模式下上电，请在 EN1 或 EN2 上升之前或 VIN 之前应用 VDDOTP_GPIO1 = 8V。在此条件下，FS5600 暂停上电并等待 VDDOTP_GPIO1 < 1V 后继续在调试模式下上电。如果使用 GPIO1 功能的电压水平较低，则请确保在 VDDOTP_GPIO1 总线上存在板级隔离。

保持 VDDOTP_GPIO1 为 8 V 时，可以发送以下 I2C 命令以打开对 OTP 镜像寄存器的访问：

SET_REG:FS5600:Functional:TM_ENTRY:0xD5A7

SET_REG:FS5600:Functional:TM_ENTRY:0xB8EE

SET_REG:FS5600:Functional:TM_ENTRY:0x0F37

以这种方式修改的镜像寄存器将在 VDDOTP_GPIO <1V 时在上电时生效。

 

4.2.  FCCU 监测简介

        FCCU 是"Fault Collection and Correction Unit" 的缩写，即故障收集和修正单元，是一个检测和处理微处理器模块的错误和故障的模块。FCCU 监测包括监测内存错误，总线错误，外设错误等，并能够自动纠正错误或通知主机处理错误。

       通过 OTP，可以将 GPIO2 和 GPIO3 引脚分别配置为 FCCU1 和 FCCU2。 OTP_GPIO2_CFG [1：0] = 0b01 将 GPIO2 配置为 FCCU1，OTP_GPIO3_CFG [1：0] = 0b01 将 GPIO3 配置为 FCCU2。 FCCU1/2 输入引脚负责监视来自 NXP MCU 或其他 MCU 的硬件故障输出或其他错误输出。 FCCU 可以通过一对或单独的独立输入进行配置。当状态机处于正常状态时，对FCCU引脚的监视是活动的。

 

5.  E3110开发板 SBC FS56 原理图设计

        E3110 开发板通过 SBC FS56 芯片的电源管理起到了降压控制和降压变换、应用了看门狗功能、Debug 调试、FCCU 监测等一系列安全功能，实现了 E3110 芯片各功能需求，可以说 SBC FS56 是 E3110 开发板的重要核心元器件。

图 5-1 E3110 开发板 FS56 系统原理图

 

如对此有更多需求，敬请联系世平集团 ATU 部门，atu.cn@wpi-group.com。

 

6.  参考文献

[1] NXP 官网 FS5600 Product data sheet

[2] MFS5600AMMA7ES - NXP Standard

[3] 下载链接：https://www.nxp.com.cn/products/power-management/pmics-and-sbcs/safety-sbcs/automotive-dual-buck-regulator-and-controller-with-voltage-monitors-and-watchdog-timer:FS5600


欢迎在博文下方留言评论，我们会及时回复您的问题。如有更多需求，欢迎联系大联大世平集团 ATU 部门：atu.sh@wpi-group.com
作者：Sandy Yang / 杨羽洁