手機(jī)基帶電路課件

1、手機(jī)基帶電路數(shù)字基帶信號(hào)處理器電路數(shù)字基帶信號(hào)處理器電路u移動(dòng)電話的電路分為射頻（RF）與基帶（Baseband）兩大部分u現(xiàn)代移動(dòng)電話的基帶電路多采用高度集成的基帶信號(hào)處理器u基帶信號(hào)處理器分兩片與單芯片兩種u兩芯片的基帶信號(hào)處理器包含數(shù)字基帶信號(hào)處理器（DBB，Digital Baseband）模擬基帶信號(hào)處理器（ABB，Analog Baseband） 基帶電路概述u單芯片的基帶信號(hào)處理器其本質(zhì)也是DBB、ABB兩個(gè)芯片用多芯片組裝工藝形成的u飛利浦與英飛凌公司出品的基本上都是單芯片的基帶信號(hào)處理器u高通公司的CDMA基帶芯片也是單芯片的處理器uADI、杰爾、Skyworks與TI公司出

2、品的基本上都是雙芯片的基帶信號(hào)處理器 杰爾（AGERE）的基帶信號(hào)處理器實(shí)物圖 單芯片的CDMA基帶信號(hào)處理器 u不論移動(dòng)電話的基帶電路如何變化，它都包MCU單元（也稱CPU單元）、DSP單元、ASIC單元、音頻編譯碼單元、射頻接口單元，提供按鍵接口、顯示接口、送話器與受話器、鈴聲驅(qū)動(dòng)等最基本的人機(jī)界面電路u在現(xiàn)代移動(dòng)電話中，通常將MCU、DSP、ASIC單元集成在一起，得到數(shù)字基帶信號(hào)處理器；將射頻接口單元、音頻編譯碼單元及一些A/DC、D/AC單元集成在一起，得到模擬基帶信號(hào)處理器1、微處理器單元u微處理器MCU（ Microcontroller Unit）相當(dāng)于計(jì)算機(jī)中的CPU，它通常是

3、簡化指令集的計(jì)算機(jī)芯片（RISC）uMCU單元通常會(huì)提供一些用戶界面、系統(tǒng)控制等；它通常包含一個(gè)CPU（中央處理器）核心，和單片機(jī)支持系統(tǒng)u移動(dòng)電話的微處理器單元有采用Intel處理器內(nèi)核的，有采用ARM處理器內(nèi)核的u多數(shù)移動(dòng)電話的微處理器單元都采用ARM處理器內(nèi)核u系統(tǒng)控制（System Control）；通訊控制（Communication Control）；身份驗(yàn)證（Authentication）；射頻監(jiān)測（RF Monitoring）；工作模式控制（Power up / down Control）；附件監(jiān)測（Accessory Monitoring）；電池監(jiān)測（Battery Moni

4、toring）等u提供與PC機(jī)、外部調(diào)試設(shè)備的通訊接口，如JTAG接口等u不同廠家MCU或許在構(gòu)造上有這樣那樣的不同，但它們的基本功能都相似u移動(dòng)電話中的MCU單元都被集成在（數(shù)字）基帶信號(hào)處理器中MCU通常執(zhí)行多種功能2、數(shù)字語音處理器單元uDSP 是Digital signal processing的縮寫，即是數(shù)字信號(hào)處理u移動(dòng)電話的DSP由DSP內(nèi)核加上內(nèi)建的RAM和加載了軟件代碼的ROM 組成uDSP通常提供如下的一些功能： 射頻控制；信道編碼；均衡；分間插入與去分間插入；AGC、AFC、SYCN；密碼算法、鄰近蜂窩監(jiān)測等DSP 核心還要處理一些其他的功能，包括雙音多頻音的產(chǎn)生和一些短

5、時(shí)回聲的抵消在GSM移動(dòng)電話的DSP中，通常還有突發(fā)脈沖（Burst）建立uASIC是application specific integrated circuit的縮寫，即專用應(yīng)用集成電路u在移動(dòng)電話中，ASIC通常包含如下的一些功能： 提供MCU與用戶模組之間的接口；提供MCU與DSP之間的接口；提供MCU、DSP與射頻邏輯接口電路之間的接口；產(chǎn)生時(shí)鐘；提供用戶接口；提供SIM卡接口（GSM手機(jī)），或提供UIM接口（CDMA手機(jī)）；提供時(shí)間管理及外接通訊接口等u除了諾基亞早期的一些GSM手機(jī)外，很少有獨(dú)立的ASIC單元uASIC單元所包含的接口電路通常被集成在數(shù)字基帶信號(hào)處理器中 3、AS

6、IC 單 元 u語音信號(hào)的A/D、D/A轉(zhuǎn)換、PCM編譯碼、音頻路徑轉(zhuǎn)換u發(fā)射話音的前置放大u接收話音的驅(qū)動(dòng)放大器u雙音多頻DTMF信號(hào)發(fā)生等4、音頻編譯碼單元接收音頻處理示意圖 音頻編譯碼單元發(fā)射音頻處理示意圖 音頻編譯碼單元u接收來之接收射頻電路輸出的接收機(jī)模擬基帶信號(hào)，并通過ADC處理將接收基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字接收基帶信號(hào)，接收數(shù)字基帶信號(hào)被送到DSP單元進(jìn)行進(jìn)一步的處理u在發(fā)射方面，射頻邏輯接口電路接收DSP單元輸出的發(fā)射數(shù)字基帶信號(hào)，并通過GMSK調(diào)制（或QPSK調(diào)制等）、DAC轉(zhuǎn)換，將發(fā)射數(shù)字基帶信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬的發(fā)射基帶信號(hào)TXI/Q。TXI/Q信號(hào)被送到發(fā)射機(jī)射頻部分的發(fā)射I/Q調(diào)

7、制電路，調(diào)制到發(fā)射中頻（或射頻）載波上u通常還提供AFC信號(hào)處理、AGC與APC信號(hào)處理等5、射頻邏輯接口基帶信號(hào)處理器1、單芯片基帶信號(hào)處理器u集成了微處理器單元、數(shù)字語音處理器單元、射頻邏輯接口單元、語音編譯碼及音頻放大單元、接口及總線（ASCI單元）等多個(gè)單元電路u單芯片的基帶信號(hào)處理器通?？梢灾苯优c人機(jī)界面的終端連接，如受話器、送話器與耳機(jī)等單芯片基帶信號(hào)處理器模擬基帶部分?jǐn)?shù)字基帶部分2、雙芯片基帶信號(hào)處理器u雙芯片基帶信號(hào)處理器實(shí)際上被稱為基帶芯片組，包含數(shù)字基帶信號(hào)處理器DBB與模擬基帶信號(hào)處理器ABBu優(yōu)勢：比較靈活，通信平臺(tái)穩(wěn)定、省電，而外掛的協(xié)處理器由手機(jī)的定位決定，例如，中

8、低端手機(jī)就可以選擇一個(gè)處理MP3的協(xié)處理器u客戶比較容易去設(shè)計(jì)，可以應(yīng)對(duì)市場的變化，使設(shè)計(jì)得以盡快市場化uADI、TI、杰爾與Skyworks通常都是提供雙芯片的基帶信號(hào)處理器 雙芯片基帶信號(hào)處理器DBB雙芯片基帶信號(hào)處理器ABB3、微處理器內(nèi)核u移動(dòng)電話中的基帶信號(hào)處理器是采用單芯片方案，抑或是采用雙芯片方案，大都采用雙處理器內(nèi)核，其中一個(gè)是微處理器內(nèi)核（MCU），一個(gè)是DSP內(nèi)核u實(shí)際上，MCU與DSP都可以說是微處理器，只是應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)不同而已uMCU的側(cè)重點(diǎn)在于手機(jī)系統(tǒng)的控制功能uDSP的側(cè)重點(diǎn)在于數(shù)字信號(hào)處理器、信號(hào)編譯碼功能uARM7TDMI是ARM核，而不是芯片，ARM核與其他部

9、件，如RAM、ROM、片內(nèi)外設(shè)組合在一起才構(gòu)成現(xiàn)實(shí)的芯片 u通常情況下，在基帶信號(hào)處理器進(jìn)行無線通信的運(yùn)作，在應(yīng)用處理器中進(jìn)行PDA與多媒體應(yīng)用等處理u手機(jī)中的應(yīng)用處理器多采用TI的OMAP處理器u應(yīng)用處理器的分離旨在實(shí)現(xiàn)一個(gè)平衡運(yùn)作的系統(tǒng)，單獨(dú)的ARM控制器完全可以在滿足通話需求的同時(shí)降低功耗，而且應(yīng)用處理器又能更好地滿足用戶需求u語音通信功能得到了保證，不因應(yīng)用處理器上的多媒體應(yīng)用出現(xiàn)故障而殃及通話功能u采用通信和應(yīng)用分開的雙核芯片可以構(gòu)建一個(gè)平衡的系統(tǒng)，使每個(gè)芯片都以適中的速度運(yùn)行，是解決功率消耗過多的一種有效途徑4、應(yīng)用處理器移動(dòng)電話中的存儲(chǔ)器u移動(dòng)電話可以說是一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有

10、顯示、鍵盤以及送話、受話、鈴聲及無線接口等輸入輸出接口u除數(shù)字基帶信號(hào)處理器中的處理器內(nèi)核外，存儲(chǔ)器是單片機(jī)系統(tǒng)的主要部分，運(yùn)行的程序需要存儲(chǔ)器，處理數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)也需要存儲(chǔ)器u沒有存儲(chǔ)器，系統(tǒng)無法工作u一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)，就必須包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 1、只讀存儲(chǔ)器（ROM）u只讀存儲(chǔ)器（ROM）在正常工作狀態(tài)下只能從中讀數(shù)據(jù)，不能快速地隨時(shí)修改或重新寫入數(shù)據(jù)u優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單，而且在斷電以后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失；缺點(diǎn)是只使用于存儲(chǔ)那些固定數(shù)據(jù)的場合u可編程ROM （PROM）中的數(shù)據(jù)可以由用戶根據(jù)自己的需要寫入，但一經(jīng)寫入以后就不能再修改了，數(shù)字基帶信號(hào)處理器中的BOOT ROM多

11、采用該類器件，用以存儲(chǔ)啟動(dòng)代碼u手機(jī)工作時(shí)，一般先由ROM中的引導(dǎo)程序啟動(dòng)系統(tǒng)，再從FLASH存儲(chǔ)器中讀取系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序，送到RAM中u在程序的運(yùn)行過程中，中間結(jié)果一般放在內(nèi)存RAM中，程序結(jié)束時(shí)，又將結(jié)果送到FLASH存儲(chǔ)器 2、EEPROM存儲(chǔ)器uEEPROM典型優(yōu)點(diǎn)是非揮發(fā)性、可字節(jié)擦除、編程速度快（一般小于10ms）u對(duì) EEPROM 編程無需將EEPROM 從系統(tǒng)中移出，從而使存儲(chǔ)和刷新數(shù)據(jù)（或編程）非常方便、有效、可行u通常被用來存儲(chǔ)器機(jī)器碼、機(jī)器參數(shù)等，大多數(shù)手機(jī)維修人員將手機(jī)中的EEPROM稱為“碼片”uEEPROM出現(xiàn)故障可分兩種情況：一是芯片本身損壞；二是內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)

12、丟失u手機(jī)出現(xiàn)“鎖機(jī)”、“聯(lián)系服務(wù)商”等故障多與EEPROM及其內(nèi)部數(shù)據(jù)錯(cuò)誤相關(guān)3、RAM 存 儲(chǔ) 器u隨機(jī)存儲(chǔ)器可分為靜態(tài)存儲(chǔ)器（簡稱SRAM）和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（簡稱DRAM）u動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)非常簡單，集成度遠(yuǎn)高于靜態(tài)存儲(chǔ)器u動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的存取速度不如靜態(tài)存儲(chǔ)器快u作用主要是存儲(chǔ)一些手機(jī)運(yùn)行過程中須暫時(shí)保留的信息，比如暫時(shí)存儲(chǔ)各種功能程序運(yùn)行的中間結(jié)果，作為運(yùn)行程序時(shí)的數(shù)據(jù)緩存區(qū)u手機(jī)中常用的存儲(chǔ)器是靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM），其對(duì)數(shù)據(jù)（如輸入的電話號(hào)碼、短信息、各種密碼等）或指令（如驅(qū)動(dòng)振鈴器振鈴、開始錄音、啟動(dòng)游戲等指令）的存取速度快，存儲(chǔ)精度高，但其所存信息一旦斷電，就會(huì)丟失uFLAS

13、H存儲(chǔ)器是1987年提出來的，是EEROM走向成熟和半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展到1m技術(shù)以下、以及對(duì)大容量電可擦/存儲(chǔ)器需求的產(chǎn)物uFLASH存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn)是存儲(chǔ)容量大，可以整片擦除uFLASH存儲(chǔ)器屬于EEPROM類型，既有ROM的特點(diǎn)，又有很高的存取速度，而且易于擦除和重寫，功耗很小 4、FLASH 存 儲(chǔ) 器u程序存儲(chǔ)器由兩部分組成，一是FLASH存儲(chǔ)器，俗稱字庫或版本；一是EEPROM存儲(chǔ)器，俗稱碼片u程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)著手機(jī)工作所必須的各種軟件及重要數(shù)據(jù)，是整機(jī)的靈魂所在5、程 序 存 儲(chǔ) 器字庫或版本uFLASH作為只讀存儲(chǔ)器（ROM）來使用，主要是存儲(chǔ)工作主程序，即以代碼的形式裝載了話機(jī)的基本程序

14、和各種功能程序，話機(jī)的基本程序管理著整機(jī)工作uFLASH存儲(chǔ)器是一種非易失性存儲(chǔ)器，當(dāng)關(guān)掉電路的電源以后，所存儲(chǔ)的信息不會(huì)丟失u存儲(chǔ)器單元是電可擦除的，即FLASH存儲(chǔ)器既可電擦除，又可用新的數(shù)據(jù)再編程uFLASH存儲(chǔ)器在手機(jī)中一般用于相對(duì)穩(wěn)定的、正常使用手機(jī)時(shí)不用更改程序的存儲(chǔ)，這與它們有限的擦除、重寫能力有關(guān)uFLASH存儲(chǔ)器若發(fā)生故障，整個(gè)手機(jī)將陷入癱瘓u主要特點(diǎn)是能進(jìn)行在線修改存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)或程序，并能在斷電的情況下保持修改結(jié)果u各種類型的手機(jī)所采用的碼片的作用幾乎是一樣的，在手機(jī)中主要存放系統(tǒng)參數(shù)和一些可修改的數(shù)據(jù)，如射頻校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、手機(jī)撥出的電話號(hào)碼、菜單的設(shè)置、手機(jī)解鎖碼、PIN碼

15、、手機(jī)的機(jī)身碼等以及一些檢測程序，如電池檢測程序、顯示電壓檢測程序等u碼片出現(xiàn)問題時(shí)，手機(jī)的某些功能將失效或出錯(cuò)，如：菜單錯(cuò)亂、背景燈失控等，此時(shí)有如下現(xiàn)象：顯示“聯(lián)系服務(wù)商(CONTACT SERVICE)”：顯示“電話失效，聯(lián)系服務(wù)商(PHONE FAILED SEE SERVICE)”；顯示“手機(jī)被鎖(PHONE LOCKED)”；顯示“軟件出錯(cuò)(WRONG SOFTWARE)”；出現(xiàn)低電壓告警、顯示黑屏、不開機(jī)、不入網(wǎng)、顯示字符不完整、不認(rèn)卡等uEEPROM可以用電擦除，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失時(shí)可以用各手機(jī)相應(yīng)的免拆機(jī)軟件故障檢修儀重新寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)碼 片存 儲(chǔ) 器 接 口u數(shù)字基帶信號(hào)處理器

16、的存儲(chǔ)器接口包含地址線、數(shù)據(jù)線、片選、讀寫控制等u數(shù)字基帶信號(hào)處理器的存儲(chǔ)器接口往往并不只是用于存儲(chǔ)器電路，還用于和弦音鈴聲電路、LCD顯示電路、照相機(jī)圖像處理器電路，以及其他功能的單元電路u不同的數(shù)字基帶信號(hào)處理器、不同的機(jī)器中的存儲(chǔ)器接口的應(yīng)用是不同的，在實(shí)際的工作中需要根據(jù)具體的電路來分析 時(shí) 鐘 接 口u實(shí)時(shí)時(shí)鐘單元（RTC）有被設(shè)計(jì)在數(shù)字基帶部分的，有被設(shè)計(jì)在復(fù)合電源管理單元（PMU）的u在TI、ADI、英飛凌、杰爾、Skyworks等基帶芯片組電路中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘振蕩電路通常都是被設(shè)計(jì)在數(shù)字基帶部分的u實(shí)時(shí)時(shí)鐘振蕩電路通常都很簡單，由基帶芯片內(nèi)的RTC振蕩器與外接的實(shí)時(shí)時(shí)鐘晶體（32.

17、768kHz的晶體）及補(bǔ)償電容或電阻一起組成1、實(shí) 時(shí) 時(shí) 鐘（RTC）2、系 統(tǒng) 主 時(shí) 鐘 系統(tǒng)主時(shí)鐘信號(hào)通常由射頻部分的參考振蕩電路產(chǎn)生，時(shí)鐘信號(hào)被送到DBB電路后，該信號(hào)并不直接使用，還需要經(jīng)一系列的處理，以得到各種相應(yīng)的時(shí)鐘信號(hào) 諾基亞 3210手機(jī)的時(shí)鐘圖解 u對(duì)于移動(dòng)電話中的參考振蕩（系統(tǒng)主時(shí)鐘電路）來說，還有一個(gè)重要的控制信號(hào)AFC（自動(dòng)頻率控制信號(hào)）uDSP單元根據(jù)基站系統(tǒng)的頻率校正信號(hào)得到控制數(shù)據(jù)信號(hào)，控制數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)AFC DAC單元轉(zhuǎn)換后，得到AFC信號(hào) 3、自動(dòng)頻率控制信號(hào)（AFC）PMB7850基帶電路AFC信號(hào)產(chǎn)生示意圖 3210手機(jī)的復(fù)位與看門狗圖解 4、看 門

18、狗 與 復(fù) 位9.6 接 口 電 路u使微處理器正常工作的輔助電路，如時(shí)鐘信號(hào)、中斷請(qǐng)求等u輸出/輸出接口電路uGPIO是General Purpose Input/Output的縮寫，意為通用輸入輸出u基帶信號(hào)處理器的各GPIO信號(hào)端口在不同的機(jī)器中的功能是不確定的，其端口的具體功能有各相應(yīng)機(jī)器的系統(tǒng)軟件來設(shè)定u這些GPIO信號(hào)端口可以用來輸出射頻單元電路的控制信號(hào)，輸出鈴聲、振動(dòng)等單元電路的控制信號(hào)，也可輸入耳機(jī)監(jiān)測、翻蓋動(dòng)作監(jiān)測等信號(hào)u某些數(shù)字基帶信號(hào)處理器的一些GPIO信號(hào)端口還可用作I2C、紅外、SIM卡接口、連接藍(lán)牙通信電路等1、GPIO接口2、SIM（UIM）接口 基帶信號(hào)處理器

19、都會(huì)提供SIM卡接口（GSM手機(jī)）或UIM卡接口（CDMA、WCDMA手機(jī)），這些接口通常都有復(fù)位信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào) AD6522的SIM卡接口ULYSSE處理器的SIM卡接口示意圖 u相當(dāng)多的基帶信號(hào)處理器都提供一個(gè)I2C總線u用以控制復(fù)合電源管理器、EEPROM、LCD顯示電路、照相機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等3、I2C總線接口uI2S接口是一個(gè)數(shù)字音頻傳輸接口u包含字節(jié)選擇信號(hào)線（WAO，word select）、時(shí)鐘信號(hào)線（CAO，CLO）、數(shù)據(jù)信號(hào)線（DAO）u在系統(tǒng)軟件的支持下，它也可用作一些特殊的控制 4、I2S總線接口松下X70手機(jī)的藍(lán)牙通信電路方框圖 5、藍(lán)牙通信接口藍(lán)牙通信接口uLCD顯示電路通常都是連接到數(shù)字基帶信號(hào)處理器的uLCD顯示接口有兩種，一種是采用并行數(shù)據(jù)傳輸，一種是采用串行數(shù)據(jù)傳輸u如今多數(shù)移動(dòng)電話的LCD電路都是采用并行接口6、LCD顯示接口u控制LCD 的可以是8位或16位的并行接口，使用數(shù)據(jù)、地址線、一個(gè)寫信號(hào)、一個(gè)顯示電路片選u下一幻燈片中圖所示波導(dǎo)G100手機(jī)的LCD顯示接口采用的就是8位并行接口。其中的數(shù)據(jù)線DATA00DATA07是數(shù)據(jù)線，LCD_A0是基帶信號(hào)處理器AD6522的地址線ADD0，LCD_CS是片選信號(hào)