За что отвечает мультиконтроллер
Диагностика и неисправности мультиконтроллера в ноутбуке
В этой статье пойдет речь о микросхеме, которая управляет работой всего ноутбука, в том числе, его включением. Её неисправности приводят к значительным последствиям для пользователя и чаще всего требуют ремонта материнской платы в сервисе.
Задачи мультиконтроллера
Мультиконтроллером, или, по-английски Super I/O (SIO) или Multi I/O (MIO), на сленге «мультик» (еще в документации встречается EC-контроллер), называется микросхема, обеспечивающая мониторинг напряжений и температур, работу с периферийными устройствами. Такими устройствами могут быть клавиатура, мышь, кнопка включения, датчик закрытия крышки и тп. Основным его предназначением является управление клавиатурой (даже в схемах он обозначается как KBC-контроллер), однако со временем производители начали нагружать его множеством дополнительных функций, таких, например, как индикация работы жесткого диска (светодиод на передней панели ноутбука) или управление частотой работы кулера. Именно на эту микросхему «приходят» все контактные дорожки шлейфа клавиатуры ноутбука. На самом деле на ножки мультиконтроллера приходят сигналы практически со всех устройств и микросхем ноутбука. Уровень сигнала может быть постоянный 3.3V (высокий логический уровень), либо изменяющийся в случае обмена данными (измеряется осциллографом).
В запуске ноутбука он вообще играет первостепенную роль, так как именно на него приходит сигнал с кнопки включения, и именно он запускает все источники напряжений и затем отдает сигнал южному мосту для начала инициализации.
Мультиконтроллер управляет включением ШИМ-контроллеров, вырабатывающих необходимые для работы узлов ноутбука напряжения, ключами, коммутирующими эти напряжения. Через мультиконтроллер по протоколу Firmware HUB или SPI подключена микросхема Flash c программным обеспечением (которую иногда приходятся прошивать). В состав мультиконтроллера могут входить контроллеры часов реального времени, жестких дисков, USB, интегрированный аудиоинтерфейс, интерфейс LPC.
Разновидности мультиконтроллеров
Мультиконтроллеры выпускают следующие фирмы: ENE; Winbond; Nuvoton; SMCS; ITE; Ricoh.
Сильно отличаются только последние, хотя бы методом пайки, они BGA.
На современных мультиконтроллерах имеется по 128 ножек, но их назначение сильно отличатся в зависимости от модели мультиконтроллера и даже от его ревизии. К примеру, KB926QF-D2 и KB926QF-C0. — два совершенно разных мультиконтроллера.
Неисправности мультиконтроллеров и их симптомы
Мультиконтроллер часто выходит из строя при залитии ноутбука жидкостью или вследствие выгорания ключей, формирующих 3.3В. Второе случается при скачках питания в сети.
К основным симптомам неисправности мультиконтроллера можно отнести некорректную работу клавиатуры и тачпада и отсутствие запуска как такого. Также, следствием неправильной работы «мультика» являются и глюки периферии — неправильная работа датчиков, кулера. Также по вине SIO может не определяться жесткий диск и другие накопители (работа USB при этом завязана на южный мост).
В диагностике и ремонте ноутбуков мультиконтроллер имеет ключевое значение, поскольку отсутствие на мультиконтроллере важных сигналов, приходящих с микросхем ноутбука, позволяет выявить неисправные микросхемы и произвести их замену. На мультиконтроллер приходит LPC шина, по который идет обмен с южным мостом, и с которой можно считать всем известные POST-коды. Для этого, кстати, в ремонте часто подпаиваются на прямую к ножкам мультиконтроллера тоненькими проводками и выводят коды на индикаторы.
Также иногда во время самостоятельной замены матрицы ноутбука забывают отключить аккумулятор. Это тоже может привести к выгоранию мультиконтроллера. Но, к счастью, микросхемы эти не очень дорогие и ремонт такой неисправности обходится дешевле, чем, например, замена южного моста или видео. Многие микросхемы взаимозаменяемы, а перепайка их — 15 минут (если не потребуется прошивать флэш память).
Диагностика запуска (или отсутствия старта) ноутбука
Для правильной диагностики старта ноутбука необходимо понимать его последовательность и участие в нем мультиконтроллера.
Последовательность включения ноутбука
При включении ноутбука дежурное напряжение через кнопку подается на мультиконтроллер, который запускает все ШИМ-контроллеры, вырабатывающие все напряжения (их много), и, при нормальном исходе, вырабатывают сигнал PowerGood. По этому сигналу снимается сигнал RESET с процессора и он начинает выполнять программный код, записанный в BIOS с адресом FFFF 0000.
Затем BIOS запускает POST (Power-On Self Test), который выполняет обнаружение и самотестирование системы. Во время самотестирования обнаруживается и инициализируется видеочип, включается подсветка, определяется тип процессора. Из данных BIOS определяется его тактовая частота, множитель, настройки. Затем определяется тип памяти, ее объем, проводится ее тестирование. После этого происходит обнаружение, инициализация и проверка подключенных накопителей – привода, жесткого диска, карт-ридера, флоппи дисковода и др., а после проверка и тестирование дополнительных устройств.
После завершения POST управление передается загрузчику операционной системы на жестком диске, который и загружает ее ядро.
Из описания выше видно, что мультиконтроллер вступает в работу на самой ранней стадии, и без его нормального запуска не сформируются управляющие напряжения. Вот условия, необходимые для того, чтобы мультиконтроллер дал команду на старт:
Для инициализации мультиконтроллера необходима микропрограмма, которая хранится либо в той же микросхеме флеш-памяти, что и прошивка BIOS (UEFI), либо в отдельной микросхеме меньшего объема, либо внутри самого мультиконтроллера. В первых двух случаях восстановить прошивку не представляется сложным. А вот прошить непосредственно мультиконтроллер пока могут не любые программаторы. Да и подключиться к нужным его выводам не всегда просто. Прошиваемые мультиконтроллеры — NPCE288N/388N, KB9010/9012/9016/9022, IT8585/8586/8587/8985/8987.
Лучше всего найти документацию и описание сигналов по мультикам IT, которые используются во многих бюджетных ноутбуках, в том числе ASUS и Dell. Благодаря схемам можно понять и отследить, где находятся выше указанные сигналы. Например, в случае IT8752 и аналогичных (используется, например, в семействе ASUS K40 и K50) для диагностики вас должны интересовать, помимо выше указанных, следующие сигналы на мультике:
Питание на IT85xx мульты поступает следующее: +3VA_EC, +3VPLL, +3VACC, без них микросхема не запустится.
Последовательность диагностики мультиконтроллера
Рассмотрим схему последовательности включения ноутбука:
Процедура включения материнской платы
Для диагностики в целом, вам нужно рассмотреть две ситуации:
1. Питание не появляется, светодиод питания не горит.
2. Питание есть, светодиод питания горит, но ноутбук не включается, экран темный. Индикатор жесткого диска сначала включается и гаснет, затем не горит.
Очевидно, мультик работает, управляющие сигналы формируются, однако, дальнейший запуска не происходит или он обрывается. Чаще всего виноваты в этом микросхемы чипсета, сам процессор или тактирующие генераторы, которые срывают генерацию сигналов. Для быстрой диагностики прогреваем микросхемы чипсета по-очереди. После каждого прогрева пробуем на включение. Если ноутбук включается, то виноват конкретный чип. Очень важна предыстория поломки — например, если до поломки перестали работать USB порты, то скорее всего вышел из строя южный мост. Если были артефакты на встроенном видео, то виноват северный мост.
Если же мы видим, что питающие напряжения присутствие, а сигналы с мультика нет (например, не снимается сигналы RESET), то изучаем все сигналы более подробно.
Вот обобщенный порядок следования сигналов при запуске EC:
2в или ACIN_OC#=0в
вычитка прошивки SPI ROM
-> сигнал включения силовых дежурок VSUS_ON=3в
-> снятие ресета с юга PM_RSMRST#=3в (юг узнает, что первичные источники питания ок)
-> сигнал PM_PWRBTN#=0в транслируется в юг
-> SUSB_EC#, SUSC_EC# = 3в включение вторичных источников и открытие коммут. мосфетов
-> CPU_VRON=3в поднятие питания CPU_VCORE процессора
-> EC_CLK_EN (CLK_EN#) на юг или на тактовый генератор приходит с мульта или ШИМ проца
-> VRM_PWRGD_CLKEN приходит на юг
-> CLK_PWRGD с юга приходит на тактовый генератор
-> сигнал PWROK на юг
-> юг отдает процу сигнал H_PWRGD (HardWare PWRGD, все питания в порядке, следующий этап инициализации)
-> юг снимает ресет с севера PLT_RST#
-> юг снимает ресет с PCI шины PCI_RST#
-> север снимает ресет с процессора HCPU_RST#
Вот алгоритм проверки популярного мульта KB3926, его можно применить и к аналогам:
Вот дополнительные контрольные значения напряжения:
DPWROK_R — 3,3V
PM_RSMRST#PCH — 3,3V
PM_RSMRST#- 3,3V
SUS_PWRGD — 3,3V
5VSUS_PWRGD — 3,3V
ME_SUSPWRDNACK_R — 3.3V
Как видно из алгоритма, в самом начале EC контроллер должен вычитать прошивку из Flash памяти через SPI интерфейс. Если этого не происходит, то дальше никаких сигналов питания ШИМов не формируется. Часто, в случае серии IT85xx и аналогичных это отдельня 8-контактная микросхема (напримерб SST25VF080B) с питанием по линии +3VA_SPI. Обмен данными происходит по линия SO и SI, тактирование по линии SCK. Поэтому, когда это возможно, флэшку перешивают. В некоторых сервисах имеется специальный программатор от Сергея Вертьянова, который позволяет прошивать почти любые флэшки:
Программатор от Сергея Вертьянова
Был ли наш пост полезен?
Нажмите на звезду, чтобы оценить мои труды!
Что из себя представляет мультиконтроллер ноутбука?
С данным словом большинство пользователей впервые сталкиваются после того, как их ноутбук перестает включаться или с ним наблюдаются какие – либо проблемы, вынуждающие обратиться в сервисный центр. Вердикт – замена мультиконтроллера, является достаточно распространенной поломкой материнской платы ноутбука. Вот только далеко не каждый представляет что это такое и как он выглядит.
В данной статье мы подробно разберем понятие мультиконтроллера на материнской плате ноутбука, его предназначение и причины выхода из строя.
Как выглядит?
Мультиконтроллер на плате ноутбука представлен в виде небольшой квадратной микросхемы, на каждой стороне которой можно наблюдать расположенные подряд контактные ножки.
Вид мультиконтроллера на плате ноутбука
Функциональное назначение
Основной задачей первых мультиконтроллеров был контроль и управление сигналами с клавиатуры. Несмотря на то, что на схемах до сих пор он обозначается как KBC (расшифровывается keyboard controller), перечень его обязанностей давно значительно расширился.
Теперь он играет важную роль при включении ноутбука, так как именно мультиконтроллер принимает сигнал от кнопки включения и передает управляющий сигнал на дальнейший запуск материнской платы.
В зависимости от модели и производителя мультиконтроллера его некоторые остальные функции могут различаться. Среди них могут быть:
Симптомы неисправности
Стоит учесть, что данные симптомы не гарантируют 100% – ой поломки мультиконтроллера, а лишь включают его в список потенциальных подозреваемых компонентов ноутбука.
Причины выхода из строя
Среди самых распространенных можно отметить:
Для чего нужен мультиконтроллер?
Мультиконтроллером (по-английски Super I/O) — называется микросхема, одна из самых сложных для описания элементов, так как ее функции могут очень сильно варьироваться в зависимости от производителя материнской платы и самого мультиконтроллера.
Основными функциями его является обеспечение мониторинга напряжений и температур, управление включением, работа с периферийными устройствами, такими как клавиатура и тачпад, мышь, кнопка включения, датчик закрытия крышки и так далее.
Мультиконтроллер дает команду включения ШИМ-контроллерам, которые управляя ключами вырабатывают необходимые напряжения разных узлов.
Через мультиконтроллер по протоколу Firmware HUB или SPI подключена микросхема flash c программным обеспечением.
В состав мультиконтроллера могут входить контроллеры часов реального времени, жестких дисков, USB, интегрированный аудиоинтерфейс, интерфейс LPC.
Мультиконтроллеры выпускают следующие фирмы:
Сильно отличаются только последние, хотя бы методом пайки, они BGA.
Мультиконтроллер часто выходит из строя при залитии ноутбука жидкостью или вследствие выгорания ключей, формирующих 3.3В.
Очень часто при замене матрицы ноутбука не выключают аккумулятор, что приводит к «выгоранию» микросхемы, так как напряжение с нее поступает на разъем матрицы даже в выключенном состоянии.
Но, к счастью, микросхемы эти не очень дорогие и ремонт такой неисправности обходится дешевле, чем, например, замена микросхемы южного моста или микросхемы отвечающей за видео.
Однако не все мультиконтроллеры так просты. Для инициализации требуется микропрограмма, которая хранится либо в Flash памяти, либо в отдельной EEPROM микросхеме памяти, либо прошивается внутрь самого микроконтроллера. Как раз в последнем случае (что часто встречается в современных ноутбуках) требуется прошивка, специальный программатор.
Условия, необходимые для того, чтобы мультиконтроллер дал команду на старт:
Дальнейшие исследования мы продолжим на плате Compal LA-5891P
Почему не на Wistron? Потому что на схеме платы Wistron нет такой наглядности как у Compal, в частности нет вот такого фрагмента схемы (см.рис. 3).
Здесь описаны все напряжения, которые формируются на материнской плате, а также момент в который они появляются.
Начнем с крайнего правого столбика (см.рис. 4). Состояние платы S5, это и есть дежурное состояние, то есть момент когда блок питания подключен, но кнопка включения еще не нажата.
Просмотрев весь столбик мы можем увидеть, что в дежурном режиме на плате должны быть следующие напряжения:
+3VALW-3 вольта дежурного напряжения
+3VALW_EC — 3вольта дежурного напряжения для питания мультиконтроллера
+3V_LAN — 3вольта дежурного напряжения для питания сетевого чипа
+3V — 3 вольта питание хаба через перемычку от дежурного напряжения
+5VALW — 5 вольт дежурного напряжения
+5V — 5 вольт питание хаба через резистор от дежурного напряжения
+VSB — напряжение формируется из 19 вольт B+ для управления вторичными напряжениями
+RTCBCC — напряжение от батареи
Теперь давайте посмотрим, что происходит на плате, когда вы нажимаете кнопку включения.
Нажатием кнопки ON/OFF, который подтянут к 3-м вольтам кратковременно замыкается на землю.
Мультиконтроллер отслеживает нажатие кнопки на (32) ножке и должен ретранслировать сигнал в хаб, через (117) ножку сигналом PBTN_OUT#. Символ # означает, что сигнал инверсный и активен тогда, когда на нем имеется низкий уровень (см.рис. 5).
Увидеть нажатие кнопки можно и мультиметром, но лучше и удобней смотреть его осциллографом, в этом случае мы увидим кратковременную просадку сигнала.
Есть ряд условий при которых мультиконтроллер будет ретранслировать сигнал кнопки включения
1) Он должен быть запитан от 3-х вольт дежурного напряжения (см.рис. 6).
2) На (123) ножке осцелографом нужно проверить генерацию кварца, там должна быть синусоида на 32 МГц. С помощью кварца задается частота работы всей схемы (см.рис. 7).
3) На (127) ножке сигнал ACIN должен иметь высокий уровень (см.рис. 8).
4) На (27) ножке сигнал ACOFF должен иметь низкий уровень (см.рис. 9).
5) На (109) ножке сигнал датчика хола открытия крышки, должен иметь высокий уровень (см.рис. 10).
6) Прошивка мультиконтроллера должна быть исправна и считываться им (см. рис. 11).
Если все эти условия соблюдены, при нажатии кнопки включения сигнал ON/OFF должен кратковременно упасть в ноль (см. рис. 12).
С мульта снимается ресет, можно проверить на (37) ножке на EC_RST, должен подняться до высокого уровня (см.рис. 13).
и он транслирует нажатие кнопки в хаб через сигнал PBTN_OUT# (см. рис 14).
Если с хабом все в порядке он должен снять сигнал PM_SLP_S5, то есть на нем должен появиться высокий уровень. Этот сигнал означает, что плата переходит в следующее состояние S3, а сам сигнал идет в мультиконтроллер на (14) ножку (см. рис. 15).
Как только мультиконтроллер получит этот сигнал, в ответ он должен поднять сигнал SYSON на (95) ножке до высокого уровня и плата перейдет в состояние S3 (см. рис. 16).
Если сравнить два последних столбца, мы можем увидеть, что при состоянии платы S3 добавляется еще одно напряжение 1.5 вольта для питания оперативной памяти (см. рис. 17).
Оно формируется из напряжения +1.5VP через перемычки (см. рис. 18).
А напряжение +1.5VP уже формируется шим контроллером RT8209 и разрешающим сигналом на его включение является как раз сигнал SYSON, который и выдает мультиконтроллер (см. рис. 19).
После этого хаб должен поднять еще два сигнала PM_SLP_S4 и PM_SLP_S3 (см. рис. 20).
После этого плата должна перейти в состояние S1 и подняться все остальные напряжения (см. рис 21).
Для этого мультиконтроллер должен сделать следующее:
1) Снять ресет с шины SMBAS по которой мультиконтроллер общается с южным мостом на (100) ножке, то есть сигнал EC_RSMRST должен поднятся до высокого уровня (см. рис. 22).
2) Сигнал EC_PWROK на (104) ножке так же длжен подняться до высокого уровня, свидетельствуя, что с питанием мультиконтроллера южного моста все в порядке (см. рис. 23).
3) Сигнал SUSP на (116) ножке должен подняться до высокого уровня, это разрешающий сигнал на включение вторичных напряжений (см. рис. 24).
4) Сигал VR_ON на (121) ножке должен подняться до высокого уровня, это сигнал на включение процессора (см. рис. 25).
Таким образом поднимаются все напряжения на плате и ноутбук должен включится (см. рис. 26).
После этого начинается проверка POST (Power On Self Test) — самотестирование после включение по алгоритму записанному в биосе материнской платы.
Хотите узнать больше? Тогда вступайте в нашу группу и узнавайте первым о секретах ремонта цифровой техники.
Если вы еще не подписаны на уведомления нашей группы, сделайте это сейчас, чтобы не пропустить информацию о ремонте телефонов, смартфонов и планшетов.
Инструменты и расходные материалы:
Что такое VRM материнской платы
Содержание
Содержание
VRM (Voltage Regulator Module) является неотъемлемым и одним из важнейших элементов материнской платы, который отвечает за питание центрального процессора. Высокочастотные чипы, такие как ЦПУ компьютера, очень чувствительны к качеству питания. Малейшие неполадки с напряжением или пульсациями могут повлиять на стабильность работы всего компьютера. VRM представляет собой не что иное, как импульсный преобразователь, который понижает 12 вольт, идущие от блока питания, до необходимого процессору уровня. Именно от VRM зависит подаваемое на ядра напряжение.
Принцип работы VRM был описан в более ранней статье, а сейчас мы рассмотрим, из чего состоит подсистема питания процессора.
VRM состоит из пяти основных составляющих: MOSFET-транзисторы, дроссели, конденсаторы, драйверы и контроллер.
Транзисторы
«MOSFET» является аббревиатурой, которая расшифровывается как «Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor». Так что MOSFET — это полевой МОП-транзистор с изолированным затвором.
Дроссели
Дроссели — это катушки индуктивности, которые стабилизируют напряжение. Вместе с конденсаторами они образуют LC-фильтр, позволяющий избавиться от скачков напряжения и уменьшить пульсации. В современных материнских платах дроссели выглядят как темные кубики, находящиеся около МОП-транзисторов.
Конденсаторы
В современных платах твердотельные полимерные конденсаторы уже давно вытеснили электролитические. Это связано с тем, что полимерные конденсаторы имеют намного больший срок эксплуатации. Конденсаторы помогают стабилизировать напряжение и уменьшать пульсации.
Контроллер
Контроллер — чип, рассчитывающий, с каким сдвигом по времени будет работать та или иная фаза. Является «мозгом» всей VRM.
Драйвер
Драйвер — это чип, исполняющий команды контроллера по открытию или закрытию полевого транзистора.
Охлаждение — зачем оно нужно
Существует прямая связь между энергопотреблением процессора и нагревом VRM. Чем больше потребляет процессор, тем больше нагрузка на цепи питания, и, следовательно, больше их нагрев. MOSFET-транзисторы во время работы выделяют значительное количество тепла. Поэтому на них устанавливают пассивное охлаждение в виде радиатора, чтобы избежать перегрева и нестабильной работы. Производители материнских плат начального уровня часто экономят на этом, оставляя цепи питания без охлаждения, что, конечно, не очень хорошо, но не слишком критично, поскольку на подобные материнские платы обычно не ставят топовые процессоры с высоким TDP.
На транзисторы цепей питания можно не ставить охлаждение при условии, что температура во время нагрузки не будет превышать допустимых значений. Поэтому без охлаждения VRM очень нежелательно устанавливать «прожорливые» процессоры. На материнских платах, рассчитанных под оверклокинг, обязательно имеется охлаждение.
В самых топовых платах, помимо обычного радиатора, можно встретить испарительную камеру или водоблок для подключения к контуру СЖО.
Количество фаз
У неопытных пользователей именно эта характеристика зачастую становится ключевой при выборе материнской платы. Производители знают об этом и часто прибегают к различным уловкам. Чаще всего можно встретить использование двойного набора компонентов для одной фазы, что создает видимость большего количества фаз. Количество и характеристики фаз обычно не указываются производителями в расчете на то, что неопытный покупатель увидит много дросселей и купит плату, решив, что «больше — лучше».
Чтобы узнать реальное количество фаз и используемые компоненты, нужно посмотреть характеристики установленного на материнскую плату ШИМ-контроллера в технической спецификации. Количество дросселей далеко не всегда говорит о реальном количестве фаз. Кроме того, стоит учитывать, что некоторые драйверы способны работать в качестве удвоителя фазы. Это позволяет увеличить количество фактических фаз без использования более продвинутого ШИМ-контроллера.
Конфигурация фаз питания
В описаниях материнских плат часто можно увидеть такие обозначения, как 8+2, 4+1, и т. п. Эти цифры означают количество фаз, отведенных на питание ЦПУ и остальных элементов. Например, 8+2 означает, что 8 фаз отведено на питание ядер процессора, а оставшиеся 2 рассчитаны на контроллер памяти.
От количества фаз зависит уровень пульсаций, действующих на процессор. Чем больше фаз, тем меньше пульсаций тока. Большее количество фаз означает большее количество MOSFET-транзисторов в цепи, что положительно сказывается на температурных показателях. Кроме того, чем больше транзисторов, тем легче будет поставить высокое напряжение на ядра, что позитивно скажется на оверклокинге. В большом количестве фаз, по большому счету, имеются только плюсы. Главным и единственным недостатком, пожалуй, является лишь высокая цена.