4. Kria电源树与供电域分析

Kria SOM 的功耗优化，第一步不是改代码，而是把“电从哪来、经过谁、送到哪、受什么约束”画清楚。Kria K26 SOM 的供电体系可以理解为一条自顶向下的电源树：载板输入电源先经过保护与预稳压，再进入 SOM 上的 PMIC（电源管理集成电路），由 PMIC 按上电时序产生多路电源轨，分别供给 PS（Processing System）、PL（Programmable Logic）、DDR、收发器、外设 I/O 等供电域。只有先建立这张“电源地图”，后续用电流探头或功耗估算工具测到的数值才能对应到具体域，优化才有靶点。

一、从载板到 SOM：电源分配网络的三级结构

Kria SOM 的电源分配网络（PDN）通常分为三级。第一级是载板输入级：外部 12V 或 5V 适配器进入载板后，经保险丝、反接保护、TVS 和输入滤波电容，形成较“脏”但受保护的中间电压。第二级是 SOM 连接器与 PMIC 输入级：中间电压通过 SOM 板对板连接器送入 SOM，PMIC 的输入电容、电感、反馈网络都布置在 SOM 上，这一级决定了 PMIC 能否稳定工作。第三级是 PMIC 输出级：PMIC 产生多路降压/升压输出，经去耦电容和电源平面送到 SoC 的各个电源球（power ball）。

理解这三级结构的意义在于：测量点不同，看到的噪声和压降也不同。在载板输入端测到的纹波，包含了连接器和线缆的寄生参数；在 PMIC 输出端测到的纹波，才更接近 SoC 实际看到的供电质量。做功耗优化时，若只测输入端总电流，无法区分是 PS 还是 PL 在耗电，必须结合 PMIC 各路输出的分流测量。

二、PMIC 配置：电压、电流与上电时序

Kria SOM 上的 PMIC 通常由多路 Buck 和 LDO 组成，每路输出对应一个或多个供电域。以 K26 SOM 为例，典型配置包括：为 PS 核心供电的 VCC_PSINTFP（约 0.85V，电流能力数安培）、为 PL 核心供电的 VCC_INT（约 0.85V）、为 DDR 供电的 VCC_DDR（约 1.1V）以及为辅助和外设供电的 VCC_PSAUX（1.8V）、VCC_PSDDR_PLL 等。每路输出的电压值、最大持续电流、纹波容限和上电顺序，都是 PMIC 配置中的硬约束。

上电时序尤其关键。SoC 要求某些电源轨先建立、某些后建立，顺序错误可能导致闩锁或启动失败。典型顺序是：辅助电源先上，PS 核心随后，PL 核心再后，最后释放复位。PMIC 通过 PGOOD 信号和使能引脚实现级联，前一路输出稳定后，PGOOD 拉高，才允许下一路启动。做功耗测量时，如果发现某路电流异常偏高，首先要确认该路是否在正确的时序窗口内被使能，而不是直接怀疑负载短路。

三、各电源轨的电压电流约束与测量方法

每路电源轨都有明确的电压容限。以 0.85V 核心电压为例，通常允许 ±3% 到 ±5% 的静态偏差，动态跌落（droop）则要求更严。测量时，示波器探头应使用弹簧地线，尽量靠近 SoC 电源球，避免长地线引入的环路噪声。对于 DDR 的 VTT 端接电源，还要关注其跟踪 VCC_DDR/2 的能力，跟踪偏差过大会导致 DDR 误码。

电流测量方面，若 PMIC 支持 I2C 电流回读，可直接读取各路输出电流，这是最方便的方法。若 PMIC 不支持，则需要在输出电感或分流电阻上测量。注意：在电感上测电流需要电流探头，且要区分电感纹波电流与负载直流电流。对于功耗优化，我们更关心的是“某路电源在特定工作负载下的平均电流”，因此可以在稳定工作状态下多次采样取平均。

表中电流能力为示例值，实际应以所用 SOM 型号的硬件手册为准。测量时，建议先记录各路在“空闲—典型负载—峰值负载”三种状态下的电流，形成基线。后续任何优化动作，都对比这组基线来判断是否有效。

四、从电源树到功耗优化：建立可操作的测量基线

有了电源树和供电域划分，就可以设计一套可重复的测量流程。第一步，确认测量点：每路电源轨的输出电容附近，使用示波器测纹波，使用电流探头或 PMIC 回读测电流。第二步，定义工作状态：例如 PS 仅运行 Linux 空闲、PS 运行 CPU 压力测试、PL 加载不同逻辑负载、DDR 进行带宽测试。第三步，记录每组状态下的电压和电流，计算各路功率并求和，得到 SOM 总功耗的分解。

一个常见的误区是只测总输入功率。总输入功率包含了载板稳压损耗、PMIC 转换损耗和 SOM 实际负载，无法直接指导优化。例如，若发现 PL 核心电流在空闲时仍然很高，可能是 PL 设计中有未关断的时钟或未优化的逻辑；若 DDR 电流偏高，可能是刷新率或端接配置问题。只有把功耗分解到供电域，才能定位到具体的优化对象。