Notebook Embedded Controller 簡介

-

這是一份介紹EC (Embedded Controller) 及 KBC (Keyboard Controller) 的簡介，主旨是給即將進入社會大學的新生們，明瞭EC這個工作領域可以選擇或者初入EC或KBC這個領域的研發人員有參考的資料或學習資訊。在簡介中會由基本的電子知識開始，進而了解EC/KBC研發人員需要的知識及撰寫程式的能力，直到養成一個EC/KBC的研發工程師。
什麼是EC (Embedded Controller)？這個名稱最早是出發在ACPI (Advanced Configuration and Power Interface Specification) 的規範書裡面。EC主要的工作是蒐集系統的資訊，透過I/O PORT 62H/66H傳送給作業系統。而ACPI 是由當時筆記型電腦各領域的巨頭Intel / Microsoft / Phoenix / Toshiba 所制定，主要用來管理筆記型電腦本身及週邊各裝置的電源消耗。至於ACPI的內容請參考ACPI Specification，本份簡介僅簡介和EC有相關聯的ACPI規範。
ACPI的規範中，把EC制定為PC系統中的系統管理匯流排 (System Manager Bus) 的管理者，專門蒐集SMBUS上各裝置的狀態再經由PORT 62/66和Microsoft ACPI-Compliant Embedded Controller Driver溝通再傳遞給O.S (Operating System)，O.S 就會依照系統設定的需求系統達到最佳的電源管理。
EC Driver位於系統裝置管理者下的系統裝置中(Windows 10)。


什麼是KBC？KBC (Keyboard Controller) 為鍵盤/滑鼠裝置的管理者，用於控制鍵盤及滑鼠。Open System PC AT/XT 採用 Intel 8042 經由 I/O PORT 60H/64H傳遞資訊給O.S。在 Notebook 的系統中，是因為空間的原因，無法放入大型的標準鍵盤，加上有些按鍵利用複合鍵來完成，因此，Notebook 要選用可修改Firmware的單晶片來取代Intel 8042 晶片的功能。

因此，Notebook系統的 KBC 和 EC 可以使用兩顆Processor Chip 來完成。例如：RENESAS H8系列。或者由一顆 Processor Chip 來完成。例如：WINBOND WPC8769L、ITE 8512、ENE 3920等。因為Notebook主流設計都是由一顆 Processor Chip 來完成KBC及EC的功能居多，所以 Notebook 的文以介紹One Processor Chip Solution為主。

參考文章:
I/O Ports - OSDev WiKi

留言

  1. Yun Chieh 201501232018年3月29日 凌晨12:38

    good

    回覆刪除
  2. turtle2020年3月8日 上午8:38

    好文！感謝！！

    回覆刪除
  3. 誠2021年5月17日 中午12:09

    謝謝您的分享.

    請問目前NB 在裝置管理員內的鍵盤 顯示為 HID Keyboard Device, 沒有出現 60 / 64 的資源訊息.
    是OK的嗎?

    回覆刪除
    回覆
    1. YHChen2021年6月6日 上午9:14

      是 OK . 現今有些 NB 使用了非 intel / AMD 的晶片組,沒有 LPC/eSPI 介面,或者是鍵盤有分離/組合的需求時, 所以改採用 USB 介面, 就會顯示 HID keyboard Device.

      刪除

張貼留言

這個網誌中的熱門文章

EC 所需知識 - SMBUS

-
圖片
EC 所需知識 軟體工程師的第一步，先把相關的規範(Specification)了解清楚，就像開發一套軟體之前要先了解需求，才能做出一套符合需求的體。相同的EC工程師就是需要把 LPC / SMBUS / PS2 / Smart Battery 的相關知識，清楚明瞭再進下一步。 SMBUS SMBus [System Management Bus] 是由Intel所制訂的，主要由兩條線組成，其一為CLOCK線，另一條為DATA線。其作用是讓系統監控者透過SMBus來蒐集系統上裝置的資訊如電池的容量、CPU的溫度等，讓系統監控者可以依照所得的資訊通知作業系統做電源管理的處理。在筆記型電腦系統中的ACPI-EC為SMBus的主控者 [Host] 來蒐集SMBus上的裝置資訊回報給作業系統，讓作業系統依使用者的設定做系統電源的管理。 SMBus相關的規格包含SMBus、Smart Selector、Smart Charger及Smart Battery都是ACPI-EC工程師需要瞭解的規格，以下的章節將會詳盡的介紹各個規格的資訊。 SMBUS Specification Hardware Define SMBUS 的硬體線路 –SMBUS由二條線所組成，所有的SMBUS的裝置都並聯在SMBUS上，因此，SMBUS上的所有裝置都需要使用Open collection 或者 Open drain才允許跨接在SMBUS上面，因此線路上必須加上提升電阻來確認SMBUS上的訊號可以正確無誤的傳遞。 如同上圖，有時侯  SMBUS  上會有不同 VDD 的裝置，所以一般在輸入接腳會加稽納二極體保護裝置。不過大部分的作法，會使用電壓緩衝IC來處理不同電壓的 I2C 裝置。  SMBUS電氣上的要求 名稱 說明 值域 單位 下限 上限 VIL 輸入低電位 0.8 V VIH 輸入高電位 2.1 VDD V VOL 輸出為低電位 0.4 V IPULLUP 提升電流值 100 350 uA VDD 工作電壓 2.7 5.5 V SMBUS的時脈要求 名稱 說明 值域 單位
閱讀完整內容

EC 所需知識 - LPC

-
圖片
EC 所需知識 軟體工程師的第一步，先把相關的規範(Specification)了解清楚，就像開發一套軟體之前要先了解需求，才能做出一套符合需求的體。相同的EC工程師就是需要把 LPC / SMBUS / PS2 / Smart Battery 的相關知識，清楚明瞭再進下一步。 LPC Specification 本章節介紹以LPC Interface為主，讓讀者可以從中瞭解LPC Interface 的動作原理及腳位作用。當LPC Interface發生問題時，才能籍著對LPC Interface的瞭解來可以找到問題的解決方法。 LPC的特性 相容於舊系統的 X-BUS 介面 可以定址到 4GB，並且BIOS不受1MB的限制，記憶裝置也不受16MB的限制。 在作業系統上不需要特別安裝驅動程式即可正確運作。 在I/O或MEMORY指令會花費較長的時間，可以要考LPC加入等待狀態 LPC支援的裝置 SUPER I/O – 軟碟控制介面、IR、KBC Audio – AC97 記憶裝置 – BIOS Flash 系統管理控制器 [System Manager Controller ] LPC的方塊圖 系統的指令由CPU傳給HOST-Bridge [ 北橋晶片 ] 經 PCI Bus 傳給 PCI-Bridge [ 南橋晶片 ] 也是上圖的HOST，HOST再將PCI的指令指轉為LPC的指令傳到LPC的裝置，完成指令的傳遞。 LPC的硬體腳位 Signal Direction Description Peripheral Host LAD[3:0] I/O I/O 多功能腳位。可為指令、位址及資料 LFRAME# I O 表示LPC指令的開始傳遞及結束 LRESET# I I PCI介面的RESET信號 LCLK I I LPC介面的信號來源 [ 33MHz ] LDRQ# O I 支援DMA及要取得PCI Bus的控制權才會使用 SERIRQ I/O I/O LPC裝置的中斷信號，假如使用IRQ12的裝置要發出中斷信號在第12的CLCOK時，拉LOW即為IRQ12 CLKRUN# OD I/O
閱讀完整內容

EC 所需知識 - KBC

-
EC 所需知識 軟體工程師的第一步，先把相關的規範(Specification)了解清楚，就像開發一套軟體之前要先了解需求，才能做出一套符合需求的體。相同的EC工程師就是需要把 LPC / SMBUS / PS2 / KBC 等相關知識，清楚明瞭再進下一步。 Keyboard Controller 最早的鍵盤控制器是Intel 8042，主要包含四個暫存器和三個I/O控制埠，四個暫存器分別為一個BYTE的輸入緩衝暫存器、一個BYTE的輸出緩衝器、一個狀態暫存器及一個控制暫存器。 三個I/O控制埠的定義如下表： PORT #1 Port 1 [ Input Port ] Pin Name Function 0 P10 Keyboard Data [PS/2] 1 P11 Mouse Data [PS/2] 2 P12 3 P13 4 P14 External ROM 1:Enable  0:Disable 5 P15 Manufacturing Setting 1:Enable 0:Disable 6 P16 Display Type Switch 1:Color 0:Monochrome 7 P17 Keyboard Inhibit Switch 1:Enable 0:Disable PORT #2 Port 2 [ Output Port ] Pin Name Function 0 P20 System Reset 1:Nornal 0:Reset  1 P21 Gate A20 2 P22 Mouse Data [PS/2] 1:Pull Data low 0:High –Z 3 P23 Mouse Clock [PS/2] 1:Pull Data low 0:High –Z 4 P24 Input Buffer Full / Keyboard IBF interrupt [PS/2] 1:Assert IRQ 1 0:De-assert IRQ1 5 P25 Output Buffer Empty / Mouse IBF interrupt [PS/2] 1:Assert IRQ 12 0:De-assert IRQ12 6 P26 Keyboard Clock 1:Pull Clock low 0:High Z 7 P27 Keyboar
閱讀完整內容