非托管外设系统（UPS）

支持的 IC[ RTL8721Dx ][ RTL8720E ][ RTL8710E ][ RTL8726E ][ RTL8713E ][ RTL8721F ][ RTL8720F ]

简介

UPS 是面向 AC 调光与同步控制场景的专用外设，核心实现多路触发源信号调理与精准触发脉冲生成。通过源选择、数字滤波及逻辑合成，输出可配置的触发信号，驱动调光器工作，全程无需 CPU 干预，保障驱动信号的稳定性与实时性。

特性

• 可配置的信号源

• 可配置的输入反向

• 上升沿检测

• 多种调光输入信号类型

框图

• 多路触发源调理

  模块支持多类型触发源输入，包括外部 GPIO 过零检测信号、片内比较器输出信号、音频通道过零检测信号及定时器溢出信号，通过源选择接口灵活切换触发来源。输入信号经极性反向配置、数字去抖滤波处理后，滤除外部信号噪声与毛刺，生成稳定的有效触发信号，为调光同步提供可靠触发基础。

• 双路触发输出与调光同步逻辑

  稳定后的触发信号分两路输出，直接支撑 AC 调光核心原理： 一路经边沿检测生成触发脉冲，驱动后端定时器启动计数，实现外部过零事件首次触发，对应 AC 市电周期的过零同步节点，为调光脉冲输出锚定基准；

  另一路将稳定触发信号与定时器溢出反馈信号进行或逻辑合成，输出综合触发信号驱动 PWM 模块。既响应外部过零首次触发生成调光脉冲，又在定时器定时到期后二次触发 PWM，生成第二路调光脉冲，精准匹配 AC 调光 “过零同步 + 延时调光” 的双脉冲控制需求。

• 核心调光原理

  AC 调光的核心是通过控制脉冲输出相位，调节市电半周期内的导通时间，从而改变负载端的平均电压，实现亮度调节。UPS 模块作为触发核心，以 AC 市电过零信号为基准，通过定时器精准控制延时，配合 PWM 生成两路调光脉冲，精准锁定调光相位区间，确保在市电同步周期内完成亮度调节，同时避免过零干扰导致的灯光闪烁，保障调光效果的平滑与稳定。

UPS 的模块框图如下所示。

功能描述

定时器

定时器主要用于在接收到外界激励之后，延迟一个固定的时间，重新产生一次激励事件给到 PWM。在实际电路中，定时器的激励不止给到 PWM，还会作为定时器停止的输入信号，以控制定时器每次计时溢出后可以自动停止。 实际调光应用中，定时器经常被配置在电网周期的 1/2， 例如 50 Hz 的电网下，调光定时器的溢出时间往往是 10 ms。

下图是定时器的框图和定时器的时序图。

定时器工作方式如下：

• 如果定时器在输入端检测到高电平，定时器内部的计数器从 0 开始向上计数。检测到低电平，定时器停止工作。

• edg_dtc 电路检测到前级激励信号，会触发定时器开始计数。

• 如果计数器溢出，of_out 溢出信号会输出一个时钟周期的高电平信号。一个周期结束会拉低。

• edg_dtc 电路检测到 of_out 的脉冲信号会触发定时器停止计数。

定时器框图

定时器时序图

RTL8721DxRTL8720ERTL8710ERTL8726ERTL8713ERTL8721FRTL8720F

RTL8721Dx:

在 UPS 的实际应用中，TIM10 用作固定的定时器。

去毛刺滤波与信号反向

为了减少信号毛刺对数字电路的影响，去毛刺滤波器用于使用 XTAL_40MHz 采样时钟对信号进行去抖动。dbc_cnt 越大，可以滤除的毛刺越宽，延迟也会越长。对于不同的 UPS 信号源，适当调整 dbc_cnt 的值可以滤除毛刺，同时最大限度地减少数字滤波引起的延迟。 外部 ZCD 信号和 CMP 输出可以是正脉冲或负脉冲。当为正脉冲信号时，系统正常工作；当为负脉冲信号时，将 rvs_en 配置为 1 以反向负脉冲信号，确保系统正常工作。

边沿检测

下图是边沿检测的框图。edg_dtc 模块的输入信号包括 clk、start_in 和 stop_in，输出是 dtc_out。

edg_dtc 模块工作方式如下：

• edg_dtc 检测 start_in 和 stop_in 的上升沿。

• 当在 start_in 检测到上升沿时，edg_dtc 在一个时钟周期后拉高 dtc_out 信号。

• 当在 stop_in 检测到上升沿时，edg_dtc 在一个时钟周期后拉低 dtc_out 信号；否则，dtc_out 信号保持高电平。

边沿检测的时序图如下图所示。

调光信号类型

为配合 UPS 电路工作，PWM 需要配置工作在 One Pulse Mode。为了满足各种需求，针对不同的控制需求，可以在配置 PWM 的时候灵活调节 PWM 输出的默认电平等配置。

• OPM_DefaultLevelx = low, CCxPolarity = active_low: 在第二个过零点之前拉低控制信号。

• OPM_DefaultLevelx = high, CCxPolarity = active_low: 在第二个过零点处拉低控制信号。

• OPM_DefaultLevelx = high, CCxPolarity = active_high: 在第二个过零点之后拉低控制信号。

寄存器

RTL8721DxRTL8720ERTL8710ERTL8726ERTL8713ERTL8730ERTL8721FRTL8720F

RTL8721Dx:

REG_UPS_CTRL

• Size: 32

• Address: 0x410082C4

• Read/write access: R/W

Bit	Symbol	Access	INI	Description
31:28	UPS_SRC_SEL	R/W	0	UPS trigger source select: 000: none 001: gpio trigger 010: comparator output 011: audio zcd_0 100: audio zcd_1 101: audio zcd_2
21	UPS_OUT_PWM_TRIG	R/W	0	Enable for output trigger to pwm
20	UPS_OUT_TIM_EN	R/W	0	Enable for output en signal to basic timer
19	UPS_IN_TIM_OF	R/W	0	Enable for basic timer overflow input
18	UPS_RVS_EN	R/W	0	Invert polarity for UPS input 0: posedge polarity 1: negedge polarity
17:2	UPS_DBC_CNT	R/W	0	Debounce count for UPS funciton