手機(jī)架構(gòu)與原理【高楊20150305】

手機(jī)主要架構(gòu)及工作原理高楊2015年3月5日Page1一、手機(jī)組成架構(gòu)整體介紹二、手機(jī)架構(gòu)－射頻模塊介紹三、手機(jī)架構(gòu)－基帶模塊介紹四、手機(jī)架構(gòu)－外圍電路模塊介紹內(nèi)容介紹一、手機(jī)組成架構(gòu)整體介紹Page2手機(jī)組成從不同方面說(shuō)其組成成分也不同：結(jié)構(gòu)：手機(jī)有外殼、按鍵、LCD模組、主板、電池、電池蓋、攝像頭等組成；功能：手機(jī)有射頻部分、基帶部分和外圍部分單元等組成。射頻部分主要是把基帶送過(guò)來(lái)的低頻小功率的信號(hào)轉(zhuǎn)變成為適合在空間傳送的高頻大功率的信號(hào)，以及把從天線接收的高頻微弱信號(hào)轉(zhuǎn)變成為基帶能夠處理的具有一定幅度的低頻信號(hào)；基帶部分主要把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)，再進(jìn)行處理，使得信號(hào)適合在信道中傳輸，并保證在接收端可以正確接收。（基帶之所以得名基帶是因?yàn)樾盘?hào)在此方框中都是低頻信號(hào)。）因此它還包含了主板上絕大部分的模塊，包括存儲(chǔ)，信令處理，手機(jī)的電源控制，監(jiān)測(cè)，和外圍電路的主控等；外圍部分主要完成手機(jī)和人之間的接口功能，這包含了鍵盤(pán)，顯示屏，喇叭和MIC,它們協(xié)助人對(duì)手機(jī)的使用、操作。Page3整體介紹射頻電路結(jié)構(gòu)組成Page4二、手機(jī)模塊－射頻模塊介紹射頻模塊－接收通路Page5在射頻電路中，鎖相環(huán)電路扮演著非常重要的角色,是頻率合成器的核心.主要作用是由頻穩(wěn)性很強(qiáng)的基準(zhǔn)信號(hào)得到一個(gè)同樣頻率穩(wěn)定的信號(hào)工作原理：壓控振蕩器產(chǎn)生周期性的輸出信號(hào)，如果其輸出頻率低于參考信號(hào)的頻率，鑒相器通過(guò)電荷放大器改變控制電壓使壓控振蕩器就的輸出頻率提高。如果壓控振蕩器的輸出頻率高于參考信號(hào)的頻率，鑒相器通過(guò)電荷放大器改變控制電壓使壓控振蕩器就的輸出頻率降低。低通濾波器的作用是平滑電荷放大器的輸出，這樣在鑒相器進(jìn)行微小調(diào)整的時(shí)候，系統(tǒng)趨向一個(gè)穩(wěn)態(tài)。鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)：射頻模塊－發(fā)射通路:三、手機(jī)模塊－基帶模塊介紹Page6基帶模塊－基帶電源管理部分由于電池電壓的不穩(wěn)定和器件對(duì)電壓、電流要求的精確性與多樣性，最重要的是出于降低功耗的考慮，手機(jī)需要專(zhuān)門(mén)的電源管理單元。

對(duì)各種電壓的要求：內(nèi)核電壓：電壓較低，要求精確度高，穩(wěn)定性好。音頻電壓：模擬電壓，要求電源比較干凈，紋波小。

I/O電壓：要求在不需要時(shí)可以關(guān)閉或降低電壓，以減少功耗。功放電壓：由于電流要求較大，直接由電池供電。Page7基帶模塊－基帶元件工作原理CPU和存儲(chǔ)器之間通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線連接，這三類(lèi)總線都采用并行方式，F(xiàn)LASH和SDRAM共用這三類(lèi)總線，通過(guò)片選信號(hào)來(lái)區(qū)分是對(duì)哪個(gè)進(jìn)行操作。FLASH存儲(chǔ)手機(jī)所有的數(shù)據(jù)，包括軟件代碼和資料，掉電后不會(huì)丟失。開(kāi)機(jī)后，首先要從FLASH中把程序和需要的資料調(diào)入SDRAM，所有的軟件都是在SDRAM中運(yùn)行，掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)被保留。外部主時(shí)鐘的頻率一般較低，內(nèi)核的運(yùn)行頻率一般較高，主時(shí)鐘進(jìn)入基帶芯片倍頻后提供給CPU使用?；鶐е餍酒瑑?nèi)部一般有兩個(gè)處理器：一是ARM處理器，主要用做控制功能，對(duì)手機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行管理，比如時(shí)鐘控制、電源管理、射頻控制、I/O控制等；二是DSP處理器，主要用來(lái)處理數(shù)據(jù)，完成信號(hào)處理的各種算法，比如音頻編解碼、信道編解碼、交織去交織、加解密等。信號(hào)處理部分這部分完成音頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換和處理，分為兩路，一路完成聲音信號(hào)到射頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換：聲音信號(hào)經(jīng)過(guò)MIC轉(zhuǎn)變成模擬的電信號(hào)；經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)?4Kbit/s的PCM數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)壓縮編碼，去除冗余度，變?yōu)?Kbit/s的數(shù)據(jù)流；然后通過(guò)信道編碼增加冗余度，保證傳輸?shù)目煽啃?；加密后送往射頻單元處理，最后由天線發(fā)射出去。另外一路完成射頻信號(hào)到聲音信號(hào)的轉(zhuǎn)換，處理過(guò)程相反。Page8聲音MIC語(yǔ)音編碼信道編碼加密RF單元聲音SPK語(yǔ)音解碼信道解碼解密RF單元Page9基帶模塊－時(shí)鐘部分主時(shí)鐘為手機(jī)工作提供基準(zhǔn)的頻率源，在開(kāi)機(jī)過(guò)程中起振，在關(guān)機(jī)后停振。它供向CPU，產(chǎn)生數(shù)據(jù)傳輸和控制時(shí)序所需的時(shí)鐘。睡眠時(shí)鐘為手機(jī)提供計(jì)時(shí)的基準(zhǔn)頻率，不論是否開(kāi)機(jī)，只要電池有電就可起振。它供向電源管理芯片和CPU，以維持手機(jī)的時(shí)間準(zhǔn)確，并提供關(guān)機(jī)后的計(jì)時(shí)功能，從而支持關(guān)機(jī)鬧鐘。四、手機(jī)模塊－外圍電路模塊介紹Page10外圍電路模塊－開(kāi)機(jī)部分1、手機(jī)開(kāi)機(jī)觸發(fā)信號(hào)有兩種：長(zhǎng)按開(kāi)機(jī)鍵；插入充電器。2、在手機(jī)電池在位的情況下睡眠時(shí)鐘是一直工作的，電源芯片有輸入但是沒(méi)有輸出。3、當(dāng)長(zhǎng)按手機(jī)開(kāi)機(jī)鍵的一瞬間，電源管理芯片輸出以下幾個(gè)信號(hào)：

A、給FLASH、19.2MHz、CPU供電。

B、同時(shí)還給FLASH芯片輸出復(fù)位信號(hào)。4、FLASH復(fù)位完成后立即給CPU輸出一個(gè)復(fù)位信號(hào)（為了維持電源管理芯片和CPU正常工作，需要及時(shí)拉高PS_HOLD信號(hào)）此時(shí)CPU開(kāi)始調(diào)用程序（單板軟件）此程序運(yùn)行中電流基本不變，以上處理放在BOOT中完成。5、單板運(yùn)行中會(huì)驅(qū)動(dòng)電源管理芯片輸出各路電源來(lái)供發(fā)射、接收、功放、LCD等器件工作。此時(shí)電流很大，已經(jīng)開(kāi)機(jī)。6、開(kāi)機(jī)后終端首先搜網(wǎng)，此時(shí)有射頻信號(hào)發(fā)出，電流處于較高值。7、搜到網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，射頻芯片、19.2MHz間歇性工作，此過(guò)程由單板軟件來(lái)控制。Page11外圍電路模塊－關(guān)機(jī)部分1、當(dāng)長(zhǎng)按關(guān)機(jī)鍵時(shí)觸發(fā)關(guān)機(jī)操作，CPU輸出信號(hào)給睡眠時(shí)鐘和電源管理芯片。2、睡眠時(shí)鐘工作，電源管理芯片停止輸出供電，手機(jī)振鈴電路、顯示電路、射頻電路停止工作完成關(guān)機(jī)操作。Page12外圍電路模塊－送話(huà)部分對(duì)于MIC的第2級(jí)放大器，是可以選擇并做適當(dāng)配置的。不使用第2級(jí)放大時(shí)，MIC信號(hào)直接由第1級(jí)放大后，送到13bitADC中轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)入后面的通路。這1級(jí)放大通過(guò)設(shè)置寄存器可以選擇-2dB，+6dB，+8dB和+18dB的不同增益。此級(jí)輸出端口為MICOUTP和MICOUTN。使用第2級(jí)放大時(shí)，需要接外圍電路，用來(lái)增強(qiáng)Tx通路的音頻性能。由Tx通路得到的話(huà)音數(shù)字信號(hào)送到MDSP作后續(xù)的處理，進(jìn)行調(diào)制放大，直到送至RF模塊發(fā)射出去。Page13外圍電路模塊－鈴音/受話(huà)部分作為T(mén)x通道的逆向過(guò)程，RF接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)一系列處理(如解調(diào)等)后，由MDSP送至Vocoder的解碼器，而后經(jīng)過(guò)PCM接口到達(dá)Codec的Rx部分，從耳機(jī)/聽(tīng)筒送出。Page14外圍電路模塊－振動(dòng)部分外圍電路模塊－顯示部分Page15外圍電路模塊－背景燈部分Page16外圍電路模塊－卡座部分-智能卡標(biāo)準(zhǔn)6PINSIM卡座引腳包括：VCC(供電)、RST（復(fù)位）、CLK（時(shí)鐘）、GND（接地）、VPP（電源）、I/O（接口數(shù)據(jù)），當(dāng)這些信號(hào)與CPU不兼容時(shí)，會(huì)通過(guò)PM進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，調(diào)整幅度為50mV左右，而接口電平也在1.8V~3.0V之間，另外各個(gè)信號(hào)由靜電與浪沖保護(hù)電路，由單獨(dú)的保護(hù)器件完成。識(shí)別原理：上電－>復(fù)位－>時(shí)鐘－>握手－>OK外圍電路模塊－卡座部分-存儲(chǔ)卡根據(jù)存儲(chǔ)方式分為：與非&或非兩種形式的存儲(chǔ)卡.主要信號(hào)為：MMC_CMD（命令）、MMC_DATA（數(shù)據(jù)）、MMC_CLK（時(shí)鐘）、MMC_DETECT（檢測(cè)）等根據(jù)CPU不同的識(shí)別方案，Detect信號(hào)可默認(rèn)為高電平或低電平，接入存儲(chǔ)卡后，電平相反來(lái)檢測(cè)有卡接入。識(shí)別原理：上電－>檢測(cè)－>命令/應(yīng)答－>時(shí)鐘－>數(shù)據(jù)Page17外圍電路模塊－攝像部分?jǐn)z像頭手機(jī)分為單攝像頭&雙攝像頭手機(jī)，雙攝像頭手機(jī)其中一個(gè)Camera在工作時(shí)，另外一個(gè)進(jìn)入休眠狀態(tài);Q群234526070主要信號(hào)有：CAMIF_DATA（數(shù)據(jù)線）、CAMIF_RESET（復(fù)位）、I2C（I2C總線）、WLAN（I/O供電）、VREG_RFRX2（核供電）、CAMIF_SHDN（模式控制）、CAMIF_MCLK（時(shí)鐘）識(shí)別原理：I/O供電－>核供電－>時(shí)鐘－>I2C總線－>模式控制－>數(shù)據(jù)線Page18外圍電路模塊－數(shù)據(jù)接口部分-USB外圍電路包括：包括USB48M晶振、保護(hù)電路和接口連接器等單元電路，主要信號(hào)包括USB_VBUS（USB供電）、USB_D_P（USB數(shù)據(jù)正相）、USB_D_M（USB數(shù)據(jù)負(fù)相），另外USB通信相關(guān)信號(hào)也需要ESD保護(hù)，由專(zhuān)門(mén)的防護(hù)器件完成.工作原理：USB_VBUS(USB供電)－>USB_D（數(shù)據(jù)）外圍電路模塊－數(shù)據(jù)接口部分-藍(lán)牙主要