基于MTK平臺的雙卡雙待雙藍牙手機硬件設(shè)計與實現(xiàn)

1、摘要 本論文根據(jù)對 MediaTek 公司提供的基于 ARM 技術(shù)的 MT622x 套片在手機 硬件設(shè)計中部分關(guān)鍵技術(shù)的研究，完成了基于 GSM 網(wǎng)絡(luò)的雙卡雙待雙藍牙手機 的硬件設(shè)計與實現(xiàn)。 論文首先從硬件方面對以往的單卡和雙卡手機的系統(tǒng)架構(gòu)作了詳細的對比介 紹，對手機整體系統(tǒng)有一個比較深入的認識；進而根據(jù)作者實際項目開發(fā)經(jīng)驗， 按照工程的項目需求分析提出了具有以上多媒體功能的雙卡雙待手機的硬件總體 設(shè)計方案。然后針對其中的雙系統(tǒng)通信、射頻模塊、電源管理和音頻模塊等作了 詳細分析和具體實現(xiàn)；對電源管理、雙卡雙待功能、音頻、LCD、CAMERA 和 BT 等多媒體模塊做了功能調(diào)試并對其過程進行了

2、闡述，最終完成樣機的開發(fā)并 通過系統(tǒng)集成測試。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：手機 雙卡雙待 硬件 Abstract This article basing on the research on the key technology of ARM technology- based chip sets MT622x talks about the design and implementation of the GSM net based dual-card, dual-standby multi media cell phone. Firstly, a detailed introduction on t

3、he construction of a single-card and dual-card is presented and a comparison is made between them so that a deep understanding of the cell phone system is achieved. After that, with the experience of practical project, the author put forward a design proposal of a dual-card, dual-standby multi media

4、 functioned cell phone according to the project requirements. Following that, the working principles of the double system, RF module, power management, audio module and so on are discussed. Lastly, the model cell phone which is applied with all the technology discussed was produced and tested. Keywo

5、rd：Mobile Phone Dual-card-standbyHardware 目錄 第一章 緒論.1 1.1 雙卡雙待產(chǎn)生和意義.1 1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況及課題研究的意義.1 1.3 本課題的主要任務(wù).3 1.4 論文的章節(jié)劃分.3 第二章 MTK 多媒體手機硬件平臺介紹.5 2.1 核心部分.6 2.1.1 基帶.6 2.1.2 射頻.9 2.1.3 電源.10 2.2 外設(shè)部分.10 2.2.1 SIM 卡.10 2.2.2 LCD.12 2.2.3 CAMERA.14 2.2.4 BT.15 2.3 總結(jié) .16 第三章 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計與具體實現(xiàn).17 3.1 需求分析.17 3.

6、2 MTK 手機系統(tǒng)架構(gòu).18 3.3 雙卡雙待方案的設(shè)計與實現(xiàn).20 3.3.1 雙卡雙待單通.20 3.3.2 雙卡雙待雙通.21 3.4 各模塊具體實現(xiàn).24 3.4.1 基帶.24 3.4.2 射頻.26 3.4.3 電源.28 3.4.4 LCD.31 3.4.5 CAMERA.32 3.4.6 藍牙.34 3.4.7 TF 卡 .35 3.5 總結(jié).37 第四章 調(diào)試和測試.39 4.1 系統(tǒng)調(diào)試目的和環(huán)境搭建.39 4.1.1 系統(tǒng)調(diào)試目的.39 4.1.2 硬件調(diào)試環(huán)境的搭建.39 4.2 功能調(diào)試.40 4.2.1 電源管理.40 4.2.2 雙卡雙待功能.41 4.2.3

7、音頻功能.41 4.2.4 多媒體功能.42 4.2.5 整機電流測試.43 4.3 總結(jié).44 第五章 總結(jié)與展望.45 致謝.47 參考文獻.49 第一章 緒論1 第一章 緒論 1.1 雙卡雙待產(chǎn)生和意義 現(xiàn)代社會里，人們對通信的需求越來越迫切，手機已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪?必不可少的通信工具。越來越多的用戶希望擁有或已經(jīng)擁有多個手機電話號碼， 特別是針對商務(wù)用戶，他們迫切希望用于工作的號碼和用于生活的號碼能在同一 個手機上方便的切換使用。對于這種需求的產(chǎn)生，市場上出現(xiàn)了原始的雙卡單待 手機。這種手機能夠承載兩張 SIM 卡，通過一些技術(shù)手段使用戶可以在兩張 SIM 卡中進行手動選擇，讓某一

8、個號碼處于移動通信網(wǎng)絡(luò)中的待機狀態(tài)，當用戶需要 使用一個號碼時，另一個號碼也將隨之關(guān)閉處于離線狀態(tài)。 這種雙卡手機的推出，極大的方便了用戶的需求，讓再也不用身揣兩個手機， 需要使用手機中裝載的任一號碼，僅需要用戶選擇一個切換按鈕即可簡單完成。 這種雙卡手機在當時的國內(nèi)手機市場引起了一陣銷售浪潮，越來越多的研發(fā)人員 也加入到了對雙卡手機的后續(xù)技術(shù)拓展的研究中。一段時間以后，雙卡手機的一 些弊端也逐漸顯露。這種雙卡手機僅使用了一套射頻系統(tǒng)，一套基帶系統(tǒng)，而雙 卡的切換是通過一個由基帶芯片控制的模擬開關(guān)來實現(xiàn)。此時最主要的矛盾就在 于當其中一個號碼處于在線狀態(tài)時，另一張 SIM 卡的號碼必須處于離線

9、狀態(tài)，這 時候如果有電話呼入，那么主叫方將接收到“此用戶已關(guān)機的提示” 。有些用戶 為了彌補這樣的一種缺憾，只能再通過移動服務(wù)商的呼叫轉(zhuǎn)移增值業(yè)務(wù)來保證離 線手機的來電信息不會丟失，這也無疑增加了用戶的通信成本。這樣的手機方案， 在實質(zhì)上影響了手機銷售的擴大，畢竟它未能完全的滿足人們對于雙卡雙待業(yè)務(wù) 的需求，實用性也是大打折扣。 市場總是會自動去把握用戶最細致的需求，正因為最初的雙卡手機（本文以 下內(nèi)容簡稱此方案手機為雙卡單待手機）的一些不足，雙卡雙待手機才順應(yīng)市場 的需求而產(chǎn)生。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況及課題研究的意義 雙卡雙待這是一個比較寬泛的概念，可以細分為以下兩種情況，其一是同網(wǎng) 絡(luò)雙

10、卡雙待，其二就是異網(wǎng)絡(luò)雙卡雙待。同網(wǎng)絡(luò)指的是同一種移動通信網(wǎng)絡(luò)中， 比如基于 GSM 網(wǎng)絡(luò)的兩張 SIM 卡，或者基于雙 CDMA，雙 WCDMA 等。異網(wǎng) 絡(luò)雙卡雙待指的就是兩張 SIM 卡分屬于不同的通信網(wǎng)絡(luò)，比如前幾年出現(xiàn)的 2基于 MTK 平臺的雙卡雙待雙藍牙手機硬件設(shè)計與實現(xiàn) PHS+GSM，PHS+CDMA 的搭配方式（本文以下內(nèi)容將簡稱此類手機為雙模手機） 。雖然 3G 是中國移動通信發(fā)展的必然方向，但是鑒于 3G 發(fā)牌的時間還較為短 暫，基站等基礎(chǔ)建設(shè)還需要長時間大資金的投入，目前國內(nèi)的雙卡雙待手機，主 要還是以雙 GSM 為主，另有部分 GSM+TD-SCDMA 雙模手機。

11、目前國內(nèi)手機廠商大部分使用臺灣聯(lián)發(fā)科技有限公司（MediaTek）的手機 平臺開發(fā) GSM 手機，此外還存在少數(shù)公司使用高通、博通、飛利浦、 TI、ADI（已被 MTK 收購） 、英飛凌等平臺開發(fā)普通雙卡雙待手機和雙模手機。 但是隨著 3G 的大面積鋪開，雙模手機必將成為未來市場中的一個熱點和新的利 潤增長點1。 表 1.1 雙卡雙待手機發(fā)展沿革 名稱單卡手機雙卡單待雙模手機雙卡雙待單通雙卡雙待雙通 特點 普通單卡 手機擁有 一套基帶 系統(tǒng)和一 套射頻系 統(tǒng)，可使 用一張 SIM 卡 最原始的雙卡手 機。包含一套基 帶系統(tǒng)和一套射 頻系統(tǒng)，可使用 兩張 SIM 卡，使 用模擬開關(guān)進行 切換 使

12、用兩套基帶系 統(tǒng)和兩套射頻系 統(tǒng)，整個手機由 兩個分屬不同網(wǎng) 絡(luò)的單卡手機系 統(tǒng)結(jié)合組成。 包含一套基帶 系統(tǒng)和一套射 頻系統(tǒng)，可使 用兩張 SIM 卡， 使用模擬開關(guān) 進行切換。 使用兩套基帶 系統(tǒng)和兩套射 頻系統(tǒng)，整個 手機由兩個使 用同一移動網(wǎng) 絡(luò)的單卡手機 系統(tǒng)有機結(jié)合 組成?？赏瑫r 進行兩路通話。 備注 必須由用戶手動 選擇某一張 SIM 卡處于待機狀態(tài)， 另一張則處于離 線狀態(tài)。2006 年 出現(xiàn)的雙卡國產(chǎn) 手機都屬于此類 型，其典型代表 為海爾 N96，聯(lián) 想 P851 等。 20062007 年間出 現(xiàn)的 PHS+GSM，CDM A+GSM 雙模手機 均屬于此類型。 其代表為聯(lián)

13、通雙 模世界風(fēng)系列雙 模手機。以及最 新中興華為等公 司設(shè)計的 GSM+TD-SCDMA 雙模手機。 此方案是針對 雙卡單待機的 一種發(fā)展延伸。 由于技術(shù)的進 步，模擬開關(guān) 切換時隙大大 降低，足以保 證兩張 SIM 卡 同時處于移動 網(wǎng)絡(luò)中待機狀 態(tài)。單通即手 機只能有一個 號碼處于通話 狀態(tài)。 針對雙卡雙待 單通手機當其 中一個號碼處 于通話狀態(tài)時 另一個號碼必 須處于離線的 缺陷，加以改 善。 硬件的開發(fā)涵蓋了多個學(xué)科領(lǐng)域較為前沿的理論知識，特別是基于通信領(lǐng)域 的硬件開發(fā)，更是手機基帶、射頻、音頻、Layout 布局走線等各方面知識的一個 大集合，如何開發(fā)一款在技術(shù)上領(lǐng)先、在功能上受消費

14、者歡迎的手機，是一件非 常值得深入思考和研究的課題。 第一章 緒論3 1.3 本課題的主要任務(wù) 本課題主要是基于臺灣聯(lián)發(fā)科技有限公司（MTK）提供的平臺，對系統(tǒng)中 基帶模塊，射頻技術(shù)，供電關(guān)系，音頻部分，藍牙模塊、CAMERA 模組、LCD 模組等進行了研究，完成了 GSM 網(wǎng)絡(luò)的雙卡雙待手機的硬件設(shè)計與實現(xiàn)。本文 對該手機系統(tǒng)的總體架構(gòu)進行了詳細的論述，并對這各主要功能模塊在硬件上的 設(shè)計與實現(xiàn)進行了細致深入的研究，完成了對生產(chǎn)樣機的功能調(diào)試和系統(tǒng)性能測 試，最終完成樣機的定型和投入量產(chǎn)。 1.4 論文的章節(jié)劃分 本論文的內(nèi)容組織如下： 第一章 緒論 介紹了課題研究背景、國內(nèi)外發(fā)展狀況和其研

15、究的意義等內(nèi)容。 第二章 MTK 多媒體手機硬件平臺介紹 根據(jù)典型手機系統(tǒng)架構(gòu)，對作者選用的 MTK 平臺各部分做詳細介紹。 第三章 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 根據(jù)需求分析，提出了雙卡雙待手機系統(tǒng)的可行性方案。并選用其中性 價比最高的方案?；诖朔桨福槍鶐?、射頻、電源、音頻等模塊進行了 詳細的分析和具體的描述。 第四章 系統(tǒng)調(diào)試及測試 對系統(tǒng)進行了調(diào)試和測試，驗證了系統(tǒng)的可靠性，并形成了測試文檔。 第五章 總結(jié)與展望 對參加項目以來的工作內(nèi)容進行總結(jié)，提出不足之處和下一步需要做的 工作。并對市場技術(shù)前沿進行展望。 第二章 MTK 多媒體手機硬件平臺介紹5 第二章 MTK 多媒體手機硬件平臺介紹 GS

16、M 全名為：Global System for Mobile Communications，中文為全球移動通 訊系統(tǒng)，是一種起源于歐洲的移動通信技術(shù)標準，第二代移動通信技術(shù)，其開發(fā) 目的是讓全球各地可以共同使用一個移動電話網(wǎng)絡(luò)標準，讓用戶使用一部手機就 能行遍全球。我國于 20 世紀 90 年代初引進采用此項技術(shù)標準，此前一直是采用 蜂窩模擬移動技術(shù)，即第一代 GSM 技術(shù)（2001 年 12 月 31 日我國關(guān)閉了模擬移 動網(wǎng)絡(luò)） 。目前，中國移動、中國聯(lián)通各擁有一個 GSM 網(wǎng)，為世界最大的移動通 信網(wǎng)絡(luò)。GSM 系統(tǒng)包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及

17、GSM1900：1900MHz 等幾個頻段。GSM 是一種廣泛應(yīng)用于歐洲及世界其他地方 的數(shù)字移動電話系統(tǒng)。GSM 使用的是時分多址的變體，并且它是目前三種數(shù)字無 線電話技術(shù)（TDMA、GSM 和 CDMA）中使用最為廣泛的一種。GSM 將資料數(shù) 字化，并將數(shù)據(jù)進行壓縮，然后與其它的兩個用戶數(shù)據(jù)流一起從信道發(fā)送出去， 另外的兩個用戶數(shù)據(jù)流都有各自的時隙。因為許多 GSM 網(wǎng)絡(luò)操作員與其他國外 操作員有漫游協(xié)議，因此當用戶到其他國家之后，仍然可以繼續(xù)使用他們的移動 電話。 GSM 手機系統(tǒng)主要由射頻部分（接收電路、發(fā)射電路、頻率合成電路） 、基 帶部分（邏輯/音頻電路、輸入/輸出接口）和電源供電

18、電路三大核心部件組成。 其他部分包含了音頻模塊、LCD、鍵盤等必要外設(shè)和 CAMERA、BT、FM、TF 卡等可選外設(shè)。詳細結(jié)構(gòu)見圖 2.1 GSM 手機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2345。 圖 2.1 GSM 手機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 6基于 MTK 平臺的雙卡雙待雙藍牙手機硬件設(shè)計與實現(xiàn) 2.1 核心部分 2.1.1 基帶 本文所涉及的雙系統(tǒng)選擇的芯片分別為 MT62257和 MT62237，分別作為 兩個系統(tǒng)的 CPU。MT6225 和 MT6223 是 MTK 公司開發(fā)的低功耗、高集成度， 支持數(shù)字音頻和視頻的基帶調(diào)制解調(diào)芯片。 MT6225 集成了一個 ARM7EJ-S8內(nèi)核和一個數(shù)字信號處理器。ARM7

19、EJ-S 作為主處理器，主要運行高電平的 GSM/GPRS 協(xié)議軟件以及多媒體應(yīng)用，而數(shù) 字信號處理器處理低電平的 MODEM 以及更高級的音頻功能。 MT6225 由以下子系統(tǒng)組成： 微控制器單元（MCU）子系統(tǒng)包括一個 ARM7EJ-S RISC 處理器 和它所帶的內(nèi)存管理和中斷處理邏輯。 數(shù)字信號處理（DSP）子系統(tǒng)包括一個 DSP 以及它所帶的內(nèi)存、 內(nèi)存控制器和中斷處理器。 MCU/DSP 接口MCU 和 DSP 利用該接口來交換硬件和軟件信息。 微控制器外圍設(shè)備包括所有的用戶接口模塊和 RF 控制接口模塊。 DSP 外圍設(shè)備GSM/GPRS 頻道編解碼器的硬件加速器。 多媒體子系統(tǒng)

20、集成了多個更高級的加速器來支持多媒體應(yīng)用。 聲音通道此數(shù)據(jù)通道用來轉(zhuǎn)換模擬語音至數(shù)字語音。 音頻通道此數(shù)據(jù)通道用來轉(zhuǎn)換立體聲音至立體聲音頻源。 時鐘發(fā)生器按照 TDMA 時鐘格式產(chǎn)生控制信號。 功率、重置和時鐘子系統(tǒng)MT6225 內(nèi)部分配管理功率、重置和時 鐘。 圖 2.2 描述了 MT6225 的微控制器單元子系統(tǒng)的框圖。該子系統(tǒng)利用了一個 32 位 ARM7EJ-S RISC 處理器，作為主總線來主控整個子系統(tǒng)。該處理器通過兩 種系統(tǒng)總線來與片上的其他模塊通信，分別為 AHB 總線和 APB 總線。所有的總 線都是從總線 master 上處理原始數(shù)據(jù)，而 slave 只能響應(yīng)總線 mast

21、er。在數(shù)據(jù)傳 送被建立之前，總線 master 必須詢問總線擁有權(quán)。這必須通過各 master 和 arbiter 之間的握手協(xié)議來建立。總線層次中的兩層被設(shè)計成對不同的性能需求提供最優(yōu) 的利用。主系統(tǒng)總線 AHB 總線滿足高速需求，并提供帶有總線互連多元配置的 32 位數(shù)據(jù)路徑； APB 總線在低數(shù)據(jù)傳輸速率時減小接口復(fù)雜性，通過 APB 總線 橋來隔離高帶寬 AHB 總線。它支持 16 位的地址，16 位和 32 位的數(shù)據(jù)路徑。 第二章 MTK 多媒體手機硬件平臺介紹7 圖 2.2 MT6225 微控制器單元子系統(tǒng)框圖 MT6225 作為 MTK 一款高性能處理器，它在手機硬件系統(tǒng)中作為

22、 CPU 使用， 控制系統(tǒng)的所有其他設(shè)備。從圖 2.3 MT6225 應(yīng)用框圖中可以看到，手機系統(tǒng)作 為一個嵌入式系統(tǒng)，其中的射頻模塊、存儲模塊、音頻模塊、顯示模塊、鍵盤、 以及調(diào)試 Debug 接口均可以作為 MT6225 的外設(shè)器件，他們均由主基帶芯片控制。 以下是 MT6225 具體參數(shù)： 高速分級的 AMBA bus。 JAVA 硬件加速器。 ARM7EJS 執(zhí)行頻率有：26/52/104MHz。 14DMA 通道，專用的 DMA bus。 看門狗。 3 個硬件控制的 UART，速度達到 921600bps。 全速 USB1.1 設(shè)備控制器。 為音頻提供 DAI/PCM 和 I2S 接

23、口。 提供代碼保護的安全鍵。 為數(shù)字和模擬電路提供電源關(guān)閉模式，處理器睡眠模式。 7 個通道的輔助 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換器用來進行充電、電池檢測和圖片的檢測。 DAI 符合 GSMRec11.10。 RF 接口和基帶前置端口。 與 MICR、SPEAKER、MP3、RECEIVER、FM 等音頻接口。 實時時鐘（RTC） 。 8基于 MTK 平臺的雙卡雙待雙藍牙手機硬件設(shè)計與實現(xiàn) 最多支持 3 個外部設(shè)備。 2 組 PWM 輸出。 與 SIM 卡的接口。 與 LCM、CAMERA 的接口。 與鍵盤、USB 的接口。 可尋址范圍達 64MB 的外部存儲器。 低功耗運行。I/O 1.8V2.8V

24、 電壓，片上內(nèi)核 1.8V/1.5V 。 264-pin FPBGA 12 x 12 mm 0.65 mm pitch 封裝。 圖 2.3 MT6225 應(yīng)用框圖 MT6223 作為 MT6225 的 costdown 版本，它在芯片設(shè)計架構(gòu)上跟 MT6225 沒 有什么差異，區(qū)別僅在于因為成本原因，芯片內(nèi)部減少了一些作為一款低端基帶 芯片不需要的功能，比如不能支持 USB、CAMERA，且提供給客戶較少的接口 等。 以下是 MT6223 的主要參數(shù)： 集成聲頻、音頻和基帶模擬前置端。 ARM7EJS RISC 內(nèi)核。 高速分級的 AMBA bus。 ARM7EJS 執(zhí)行頻率有：26/52MH

25、z。 第二章 MTK 多媒體手機硬件平臺介紹9 7DMA 通道，專用的 DMA bus。 看門狗。 3 個硬件控制的 UART，速度達到 921600bps。 為音頻提供 DAI/PCM 和 I2S 接口。 提供代碼保護的安全鍵。 為數(shù)字和模擬電路提供電源關(guān)閉模式，處理器睡眠模式。 3 個通道的輔助 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換器用來進行充電、電池檢測和圖片的檢測。 DAI 符合 GSMRec11.10。 RF 接口和基帶前置端口。 與 MICR、SPEAKER、MP3、RECEIVER、FM 等音頻接口。 實時時鐘（RTC） 。 最多支持 4 個外部設(shè)備。 2 組 PWM 輸出。 與 SIM 卡的

26、接口。 與 LCM 的接口/與鍵盤的接口。 可尋址范圍達 32MB 的外部存儲器。 低功耗運行，I/O 1.8V2.8V 電壓，片上內(nèi)核 1.8V/1.5V。 2.1.2 射頻 所有硬件電路中的射頻電路總體上均可以分為以下三大模塊：接收電路，發(fā) 射電路，頻率合成電路。 1、 接收電路 接收電路由天線開關(guān)、射頻接收濾波器、射頻低噪聲放大器、混頻器、中頻 濾波器、中頻放大器等組成。接收電路的輸入頻率在 GSM 的 900MHz 頻段上， 經(jīng)過下變頻到 100MHz 附近的某個固定中頻上，然后由 I/Q 接收解調(diào)電路解調(diào)出 100KHz 以內(nèi)的模擬同相/正交信號送邏輯/音頻電路進行后級處理。 2、

27、發(fā)射電路 發(fā)射電路主要由發(fā)射帶通濾波電路、GSM 發(fā)射調(diào)制器、射頻功率放大器、發(fā) 射功率控制器、天線開關(guān)等組成。 3、 頻率合成電路 頻率合成電路提供接收、發(fā)射電路的本機振蕩頻率，它相當于可編程鎖相環(huán) 電路，可以通過為處理器電路完成頻率的自動改變，在 GSM 手機中，一般采用 13MHz 主時鐘信號作為頻率合成電路的基準頻率。 本文針對雙卡雙待中選用的雙系統(tǒng)方案，分別選用了兩片 MTK 公司的 10基于 MTK 平臺的雙卡雙待雙藍牙手機硬件設(shè)計與實現(xiàn) MT61397作為雙系統(tǒng)各自的射頻芯片。如圖 2.4 射頻模塊應(yīng)用框圖所示。 圖 2.4 射頻模塊應(yīng)用框圖 2.1.3 電源 在硬件設(shè)計中，最為

28、關(guān)鍵的部分就是電源模塊的設(shè)計。良好的供電關(guān)系是保 證整個系統(tǒng)穩(wěn)定的運行基礎(chǔ)，也是核心。MTK 手機平臺中電源供電模塊由電池 充電和電源處理兩大部分組成，完成對整機各電路的供電，選用的是 MT63187 作為本方案的電源管理芯片。 1、 電源電路 GSM 手機的電源電路多采用專用的電源芯片完成整機供電，電源芯片可以針 對不同的電路對電池電量進行功率分配。 2、 充電電路 充電電路在電池低電后完成對電池能量的補充，一般有兩種形式：一是直接 采用充電控制芯片的充電電路，一是集成在電源處理芯片內(nèi)部和外部控制管組成 充電電路。 關(guān)于電源模塊的設(shè)計，如何對兩個系統(tǒng)進行供電，同時要保證沒有漏電情況 的發(fā)生，

29、也是雙卡雙待項目的一個難點。 2.2 外設(shè)部分 2.2.1 SIM 卡 SIM 卡（Subscriber Identification Module Card）是手機中的重要部分10。SIM 卡是一種符合 ISO 標準的微型智能卡（Smart Card，俗稱 IC 卡） ，IC 卡內(nèi)部裝有 第二章 MTK 多媒體手機硬件平臺介紹11 微機集成電路，能夠?qū)崿F(xiàn)計算和安全存儲信息。 SIM 卡四大重要數(shù)據(jù)： 1、ICCID（Integrated Circuit Card Identity）：集成電路識別 這是 SIM 卡處理中心在對 SIM 卡進行個人數(shù)據(jù)處理過程中編制的流水號。 2、PIN（Per

30、sonal Identity Number）：移動電話用戶的個人識別碼 SIM 卡本身是通過 PIN 碼來保護的，PIN 是一個四位到八位的個人密碼，只 有當用戶輸入正確的 PIN 碼時，SIM 卡才能被啟用，移動終端才能對 SIM 卡進行 存取，也只有 PIN 認證通過后，用戶才能上網(wǎng)通話。 3、IMSI（Identifier Mobile Subscriber Identity）：國際移動電話用戶身份識別 碼 IMSI 是全球唯一的，相當于模擬網(wǎng)的 MIN 號。只有在歸屬移動交換服務(wù)中 心（MSC）將移動電話機的號碼與 SIM 卡的 IMSI 碼進行統(tǒng)一處理以后移動電話 才能使用。 4、R

31、I（Random Identity）：隨即識別碼 這是 SIM 卡中的鑒權(quán)密鑰，用于移動通信系統(tǒng)的鑒權(quán)，是在 SIM 卡生產(chǎn)過 程中通過保密算法 A3 或 A8 隨機生成的。 除上述識別碼以外，SIM 卡中還存儲有用戶接入等級，注冊的業(yè)務(wù)種類及相 關(guān)的 GSM 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，同時也存入移動交換服務(wù)中心的本地位置登記器和鑒權(quán)中 心。 在硬件結(jié)構(gòu)上 SIM 卡由以下幾個模塊構(gòu)成： （1）CPU （2）程序存儲器（ROM） （3）工作存儲器（RAM） （4）數(shù)據(jù)存儲器（EPROM 或 EEPROM） （5）串行通信單元 其專用終端接口有：電源（VSIM） 、復(fù)位（SIMRST） 、時鐘（SIMCLK）

32、、數(shù) 據(jù)（SIMDATA）和地端（GND） 。如圖 2.5 所示 SIM 卡接口電路連線示意圖。 12基于 MTK 平臺的雙卡雙待雙藍牙手機硬件設(shè)計與實現(xiàn) SIMPWR電源控制線 SIMDATA數(shù)據(jù)線 SIMCLK時鐘線 基帶芯片 SIM卡 專用接口 Came ra 卡接口SIMRST復(fù)位線 Came ra SIMDATA SIMCLK SIMRST Vsim 卡座 圖 2.5 SIM 卡接口電路連線示意圖 2.2.2 LCD LCD17181932（Liquid Crystal Display）的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當中放 置液態(tài)的晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細小電線，通電與否來控

33、制桿 狀水晶分子改變方向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面。使用 RGB 三色濾光片，一個 像素點陣上由 RGB3 個區(qū)域，透出的光亮度不一樣，RGB3 個點的組合就能顯示 不同的顏色。目前主流的種類是薄膜式晶體管型（Thin Film Transistor，TFT）18， TFT 液晶顯示器是在畫面中的每個像素內(nèi)建晶體管，可使亮度更明亮、色彩更豐 富及更寬廣的可視面積。 目前一般用于手機的 TFT-LCD 的連接方式19有以下幾種：MCU 模式、 RGB 模式、VSYNC 模式、SPI 模式等。 1、MCU 模式 MCU 的連接模式，一般有 8080 系統(tǒng)和 6800 系統(tǒng)21。數(shù)據(jù)傳輸有 8/9/1

34、6/18 位 4 種并行模式。 8080 系統(tǒng)并行模式接口連線有：CS（芯片選擇） 、RS（寄存器選擇） 、 RD（讀信號） 、WR（寫信號）和數(shù)據(jù)線，讀寫信號的每一次有效期只進行一次 數(shù)據(jù)讀寫。6800 系統(tǒng)并行接口與 8080 系統(tǒng)并行接口差別是 RD 和 WR 信號線復(fù) 用，且在寫有效期間可以一次性寫入多組數(shù)據(jù)，每一組數(shù)據(jù)需要一個 E 信號的下 降沿來控制，讀過程類似。數(shù)據(jù)線有 18 根，根據(jù)位數(shù)的不同來選擇數(shù)據(jù)線的根 數(shù)。其工作時序如圖 2.6 和圖 2.7 所示。 第二章 MTK 多媒體手機硬件平臺介紹13 寫寄存器寫數(shù)據(jù)讀狀態(tài) 讀數(shù)據(jù) CS1B CS2 RS RW E DB 圖 2

35、.6 6800 系統(tǒng)并行接口工作時序圖 寫寄存器寫數(shù)據(jù)讀狀態(tài)讀數(shù)據(jù) CS1B CS2 RS /WR /RD DB 圖 2.7 8080 系統(tǒng)并行接口工作時序圖 MCU 接口模式下，數(shù)據(jù)是存到 LCD 芯片內(nèi)部 GRAM（graphic RAM） ，再 往屏上寫，常用于靜止圖片顯示。 這種模式控制簡單方便，無需要時鐘和同步 信號但是耗費 GRAM，屏幕很難選用較大尺寸。 2、RGB 模式 RGB 接口有幀同步信號 VSYNC、行同步信號 HSYNC、基準時鐘 DOTCLK、寫使能信號 ENABLE、數(shù)據(jù)線。VSYNC、HSYNC 和 DOTCLK 是用 來同步圖像顯示操作的。工作時序圖如圖 2.

36、8 所示。 14基于 MTK 平臺的雙卡雙待雙藍牙手機硬件設(shè)計與實現(xiàn) 圖 2.8 RGB 接口模式工作時序圖 圖中標號的含義是： VLW：VSYNC “LOW” period HLW：HSYNC “LOW” period DTST：Data transfer setup time RGB 接口模式也稱為外部高速接口模式，不需要 GRAM，直接把顯示數(shù)據(jù) 往屏上寫，所以速度快，常用于顯示動畫或視頻。但是通常應(yīng)用時會外加一個 RAM，這樣如果中斷對屏的數(shù)據(jù)刷新，也不會出現(xiàn)白屏的現(xiàn)象。 3、VSYNC 模式 該模式是在 MCU 模式下增加一根 VSYNC（幀同步）信號線，保證同步顯 示，用于顯示移動

37、畫面。VSYNC 每發(fā)出一個脈沖，都意味著下一幀的數(shù)據(jù)開始 發(fā)送。與 RGB 接口相比較，控制簡單。圖 2.9 為 VSYNC 接口寫移動畫面數(shù)據(jù)時 的工作時序圖。 圖 2.9 VSYNC 接口模式寫移動畫面數(shù)據(jù)工作時序圖 4、SPI 模式 第二章 MTK 多媒體手機硬件平臺介紹15 采用較少，聯(lián)機為 CS/，SLK，SDI，SDO 四根線，聯(lián)機少但軟件控制比較 復(fù)雜。也有三線模式，即 CS、SCL、SDA。此兩根線不是 I2C 總線，不需要上拉。 此種接口模式最大的方便性就是在于接口簡單，體積小，可以極大的節(jié)省機身結(jié) 構(gòu)上的空間。諾基亞的中低端機型均采用三線 SPI 模式。 5、MDDI 模

38、式 高通公司于 2004 年提出的接口 MDDI（Mobile Display Digital Interface） ，通 過減少聯(lián)機可提高移動電話的可靠性并降低功耗，這將取代 SPI 模式而成為移動 領(lǐng)域的高速串行接口。聯(lián)機接口為 host_data, host_strobe, client_data, client_strobe, power, GND。 2.2.3 CAMERA CAMERA131432模塊總體可分為三部分：最前端的為鏡頭，其實質(zhì)就是一 組玻璃透鏡；接下來為前段感光器件部分，稱之為圖像傳感器14；最后則為后端 圖像處理芯片。 圖像傳感器部分在目前分為兩大類，CCD 和 C

39、MOS。 CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合元件）應(yīng)用在攝影攝像方面的高端 技術(shù)元件。CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo) 體元件）應(yīng)用于較低影像品質(zhì)的產(chǎn)品中。CCD 的優(yōu)點是靈敏度高，噪音小，信噪 比大。但是生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高、功耗高。CMOS 的優(yōu)點是集成度高、功耗低 （不到 CCD 的 1/3） 、成本低。但是噪音比較大、靈敏度較低、對光源要求高。 在相同像素下 CCD 的成像往往通透性、明銳度都很好，色彩還原、曝光可以保 證基本準確。而 CMOS 的產(chǎn)品往往通透性一般，對實物的色彩還原能力偏

40、弱，曝 光也都不太好。 MT6225 集成了后端的圖像處理芯片，前端我們選用基于 OV7670 CMOS 芯 片的攝像頭模組，他們之間采用 YUV 接口方式。 2.2.4 BT 藍牙31（Bluetooth）技術(shù)，實際上是一種短距離無線電技術(shù)。是愛立信、 IBM 等 5 家公司在 1998 年聯(lián)合推出的一項無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。隨后成立的藍牙技術(shù) 特殊興趣組織（SIG）來負責(zé)該技術(shù)的開發(fā)和技術(shù)協(xié)議的制定，如今全世界已有 1800 多家公司加盟該組織，最近微軟公司也正式加盟并成為 SIG 組織的領(lǐng)導(dǎo)成員 之一。 SIG 組織于 1999 年 7 月 26 日推出了藍牙技術(shù)規(guī)范 1.0 版本。藍牙技術(shù)的系

41、 統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三大部分：底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高層應(yīng)用。 底層硬件部分 16基于 MTK 平臺的雙卡雙待雙藍牙手機硬件設(shè)計與實現(xiàn) 包括無線跳頻（RF） 、基帶（BB）和鏈路管理（LM） 。無線跳頻層通過 2.4GHz 無需授權(quán)的 ISM 頻段的微波，實現(xiàn)數(shù)據(jù)位流的過濾和傳輸，本層協(xié)議主要定義了 藍牙收發(fā)器在此頻帶正常工作所需要滿足的條件?；鶐ж撠?zé)跳頻以及藍牙數(shù)據(jù)和 信息幀的傳輸。鏈路管理負責(zé)連接、建立和拆除鏈路并進行安全控制。 藍牙技術(shù)結(jié)合了電路交換與分組交換的特點，可以進行異步數(shù)據(jù)通信，可以 支持多達 3 個同時進行的同步話音信道，還可以使用一個信道同時傳送異步數(shù)據(jù) 和同步話音。每個話音信

42、道支持 64kb/秒的同步話音鏈路。異步信道可以支持一 端最大速率為 721kb/秒、另一端速率為 57.6kb/秒的不對稱連接，也可以支持 43.2kb/秒的對稱連接。 本項目中藍牙基帶芯片選用 MTK 的 MT66017藍牙套片。在系統(tǒng)接口上，如 圖 2.10 藍牙模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示。 圖 2.10藍牙芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2.3 總結(jié) 本章以項目采用的 MTK 平臺為切入點，在介紹所選開發(fā)平臺的同時，簡略 介紹了常見手機的硬件架構(gòu)，為基于此基礎(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)而開發(fā)雙卡雙待手機奠定了 基礎(chǔ)。 主要介紹的內(nèi)容有： 1、手機硬件主要核心模塊： 基帶：MT6225 和 MT6223 射頻：MT6139 第二章

43、 MTK 多媒體手機硬件平臺介紹17 電源：MT6318 音頻：TP2010 2、手機硬件外設(shè)模塊： SIM 卡 LCD CAMERA BT 不同廠家生產(chǎn)的手機外部結(jié)構(gòu)件不盡相同，內(nèi)部使用的電子元器件、生產(chǎn)工 藝以及機械結(jié)構(gòu)也各不同，但在系統(tǒng)架構(gòu)上都是基于普通手機的工作原理的，通 過了解 MTK 手機的平臺架構(gòu)，同樣也可以對其他平臺的手機設(shè)計工作有一定的 了解。 第三章 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計與具體實現(xiàn)19 第三章 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計與具體實現(xiàn) 3.1 需求分析 項目開發(fā)目標： 雙卡雙待手機要求具有的功能如表 3.1 所示： 表 3.1 雙卡雙待手機功能表 類型細項描述備注 硬件平臺MTK 6225 MTK

44、6223 平臺特點雙卡雙待（雙射頻系統(tǒng)） PCB 尺寸92.7045.70*1.0 （單位：MM） 頻段制式 GSM900/DCS1800/PCS19 00 GPRS支持 通信要求 話音編碼方式FR、HR、EFR、AMR 形/色/類2.4 寸 TFT QVGA 分辨率QVGA(320*240) 觸摸屏/手寫兼容 LCD 模塊 連接方式ZIF 連接器 攝像頭位置后殼 攝像頭像素0.3M pixels 攝像頭類型CMOS 變焦/倍數(shù)支持數(shù)字變焦 閃光燈/ 攝像頭 功能 PC CAMERA支持 耳機立體聲支持 鈴聲64 和弦 免提支持 聲音要求 揚聲器2415 跑道型 NOR-FLASH（bit）

45、+SRAM（bit） 主系統(tǒng) 128Mbit+32Mbit從系統(tǒng) 32Mbit+8Mbit SRAM（bit）/ 存儲 NAND-FLASH（byte）/ 20基于 MTK 平臺的雙卡雙待雙藍牙手機硬件設(shè)計與實現(xiàn) 擴展卡支持T-FLASH 卡內(nèi)置 U 盤支持USB1.1 紅外線/ 傳輸 藍牙支持 藍牙耳機通話 藍牙立體聲耳機 數(shù)據(jù)傳輸與拼接 MP3 播放支持 MPEG-4 播放支持 JMPEG-4 MPEG-4 錄制支持 JMPEG-4 錄音功能支持 FM 收音機/ TV-out/ 多媒體 功能 TV-in/ 觸感按鍵/ 鍵盤板類型KB PCB 按鍵 LED藍光+白光 LED 按鍵 七彩 LE

46、D/ 耳機接口20pin 連接器 支持立體聲 充電接口支持三合一接口 跑馬燈/ 結(jié)論：此項目與公司之前研發(fā)的項目在要求基本相似，其中新增點也是其技 術(shù)難點即為雙卡雙待功能的實現(xiàn)。如何將雙卡雙待功能應(yīng)用在系統(tǒng)各模塊的設(shè)計 中，本論文將在下文做出詳細的分析。 3.2 MTK 手機系統(tǒng)架構(gòu) 手機終端硬件項目基本上是在技術(shù)成熟的平臺基礎(chǔ)上進行開發(fā)的，項目規(guī)模 通常不大，一般把概要設(shè)計和詳細設(shè)計合并成一個設(shè)計階段。在這個階段，需要 把用戶需求分析和技術(shù)因素進行綜合的考慮，分析哪些功能可以實現(xiàn)，哪些功能 實現(xiàn)困難，以及可以實現(xiàn)的功能具體在技術(shù)上實現(xiàn)的方法是什么，如何使得設(shè)計 最優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計出硬件

47、的總體方案，根據(jù)總體方案分成若干個子模塊， 實現(xiàn)對各個模塊的具體設(shè)計9 32。 本文提出了具有雙卡雙待的多媒體手機系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計方案，此方案是 基于普通的單卡手機而延伸得來，所以我們首先介紹一下使用 MTK 平臺的普通 第三章 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計與具體實現(xiàn)21 單卡手機其硬件總體設(shè)計方案，詳見圖 3.1 基于 MTK 平臺的單卡手機系統(tǒng)架構(gòu) 圖。 基帶部分由基帶芯片、外部存儲器、SIM 卡接口、32.768KHz 晶體、鍵盤 、 音頻模塊接口、LCD 接口、CAMERA 接口部分組成。 射頻部分由天線、前置開關(guān)（Switch） 、功放（PA） ，射頻收發(fā)器 （transceiver）和 26MHz 晶振