表 不同电源管理控制器使用的通讯接口和配置方式

涉及S3状态，有个管脚要特别说明一下：GPIO0_A1，这个脚的使用一定要好好看下手册说明。当主机从S3恢复到S0状态时，板上的CPLD控制单位会通过信号引脚 K17(信号名 UART_0_CTS_N/GPIO0_A1)向CPU发送主板当前的是否满足S3→S0状态的S3_OK信号。S3_OK 信号为高电平时候，表示可以正常恢复到S0。S3_OK信号为低时，通知CPU主板出现异常状态（内存掉电等情况），系统将重新启动，而不是从 S3 恢复。如果设计上没有S3的需求，那么这个GPIO0_A1要做拉低处理，不能不管，要不会出错的。

2.1.3 内存

飞腾CPU的内存控制器做的还是比较好的，如果设计没有硬伤，走线没有太差，不管使用内存条还是DDR颗粒，都会得到一个很好的训练参数支撑系统的运行。

首先要说的是，飞腾桌面CPU，FT-2000/4是支持DDR3和DDR4的，到D2000芯片是只支持DDR4的。这些内容在芯片手册中都有说明，这里特别拿出来提醒大家一下。

芯片是有两个DDR控制器的，我们可以称为两个通道。每个控制器有4个片选信号，我们可以叫做4rank。所以，我们一个CPU最大的设计是这样的：2个通道×4rank。像下图一样的设计，就可以插4条双rank的内存条。

图 双通道×4rank的D2000板卡

内存控制器若按照 8bit 划分为一个 slice，一个通道 72bit 可划分为 9 个 slice（第9个，即slice[8]为ECC）。

DQ交换：在进行X8兼容内存的设计时，slice内部的8个DQ可以自由互换。

Slice交换：slice[0:7]可以进行slice之间交换。Slice[8]为ECC用途，不能与其它slice交换。若用户需要使用ECC的内存条，slice[8]必须与DIMM条上的slice [8]进行连接。若确认无需ECC功能，将slice [8]信号浮空即可。

这里还有个特别说明的地方，就是DDR控制器有个MEMRESET，这个是输出到DDR上给DDR做复位的。前面在供电和电源管理章节里提到过，S3状态是需要将待机状态压到内存的，那么待机时就要求DDR不能掉电，当然更不能被复位。因为S3状态下除了DDR，包括CPU在内的其他无用的电都是需要被关闭的，那么CPU这个MEMRESET一定是个无效的状态。所以，如果我们的板卡应用会有S3，也就是睡眠状态的，这个MEMRESET就需要控制一下。

这个就是demo图中的这个电路。可以看到，CPU输出的MEM_RST是过了一个MOS的，这个MOS的控制端是接到了CPLD上，因为是不是从S0跳转到S3状态，CPLD是可以通过PWR_CTR0、PWR_CTR1这两个脚数脉冲来知道的，那么它也就知道是否需要控制MOS将CPU输出的MEM_RST传递给DDR。

图 demo图中S3状态对于MEMRESET的处理

2.1.4 调试串口

调试飞腾，要是不把调试串口引出来，那基本就等死就完了。

UART 接口电平为 1.8V CMOS 电平标准，若使用的外设不兼 容 1.8V CMOS 电平，需进行电平转换；默认UART_1为系统调试串口，用于输出系统打印信息，波特率115200bps。记住，这玩意儿默认就是串口1，不能改。你要非得改，要动的代码千千万，还不是你自己能改的了的，何必动它呢。你就用串口1就行了。

是用TTL还是RS232，根据硬件需求自己设计就好。

2.1.5 QSPI接口

前面提到好几次CPU的BIOS，那么BIOS存放在哪？CPU启动的时候从哪里读呢？

都是从QSPI接口。QSPI 接口兼容 SPI，且作为启动加载片外固件的唯一接口。CPU 启动后，最先通过 QSPI 接口的 QSPI_CSN0 片选的 Flash 芯片加载固件，来执行相关指令。固件正常执行完成，才能在后面引导OS系统启动。

图 QSPI flash接口电路

QSPI Flash有16pin的、8pin的，1.8V的、3.3V的。设计时选取根据要自身的需求。并且最好选取大家常用的，飞腾兼容适配过的型号，同时建议flash最好16MB以上，8MB有的用起来还是小，会有问题。

2.1.6 存储

这里存储是个广义的概念，也就是所有能存放OS的都可以叫做存储，SD卡、NVME、SATA、NOR Flash都可以。他们作为OS存储的要求很简单，只要能放得下OS，能被固件读写就可。

一般咱们PC机都是用SATA硬盘作为存储介质，飞腾CPU上没有sata接口，如果要用sata硬盘做存储，那就需要通过PCIe外扩sata。如果不想外扩，那就用NVME SSD。如果系统比较小，比如一些实时系统Vxworks啥的，那么把系统生成bin文件，放到启动用QSPI Flash剩余的空间也是可以的，当然放到SD卡里也是可以的。要求前面也说过了，只要放的下，固件能看到这个存储，能操作它就可以。

2.2 如何让CPU开始工作？

2.2.1 上电时序

在前面2.1.2供电和电源管理章节讲过，要让CPU从未加电状态到加电后工作状态，就是使CPU从S4/S5状态转到S0状态。这个状态跳转其实就是通过外边的电源管理控制器（CPLD或EC或X100）跑一下CPU的上电时序。

图 CPU上电时序

这里提示一点，手册里给出了上电时序的各个时序之间的延时t值，就是上面图中的t1~t12，那就严格按照手册来做就好了。不要去问不这么做会怎么样。可能你设计的好，不这么做也能用，但是这个可没法保证每次这么做都可以，手册都给参数了，就按手册做不就好了么。

上电时序跑完，CPU就会启动了，它下一步就会去QSPI CS0接口去读数据了，所以你如果不知道自己时序是不是好了，那就可以用示波器去量QSPI CS0是否有读数据的动作，同时测量一下QSPI的时钟，在固件加载前应该是380KHz。也就是CS0是否有拉低的状态。要是有拉低，那就说明CPU在尝试去读外置FLASH了，那么也就说明CPU上电正常了，已经开始工作了。

2.2.2 固件

固件这个名字其实应该不陌生，很多网卡，很多PCIe桥片都要烧EEPROM，那里面的Bin文件我们就叫固件。这里CPU启动用的程序，我们也叫固件，借鉴X86的叫法，那就叫BIOS。只是个名字，不要纠结，在飞腾这里基本都叫固件。

固件这里的情况汇总到下表：

表 飞腾CPU固件情况说明