技师专业论文-基于MTK平台的智能手机的设计.doc

国家职业资格全国统一鉴定通信专业技师论文（国家职业资格二级）论文题目：基于 MTK 平台的智能手机的设计 姓 名：刘焕聪 身份证号申报等级：国家职业资格二级 准考证号：07141830 培训单位：广州市职业技能鉴定中心培训学校 鉴定单位：广州市天目公司职业技能鉴定所 日 期：2016年4月14日目 录1. 序 言42. 系统硬件设计43. MT6225手机平台53.1 MT6225简介53.2 存储器模块设计53.3 射频模块设计63.4 音频模块设计73.5 电源管理模块设计73.6 其他模块设计73.7 RFID扩展模块设计84. MTK 平台系统软件95. 结语116. 参考资料12基于 MTK 平台的智能手机的设计摘要：一种基于 MTK 平台的智能手机的设计方案。 MTK 手机以 MT62 手机平台进行了软件结构析。 关键词：MTK平台；MT6225；存储模块；射频模块1. 序 言MTK 是联发科技股份有限公司的英文简称， 英文全称叫MediaTek。MTK 手机系统是现在市场上所有国内手机设计、制造商使用的最多的一个完整的手机产品解决方案。 MTK 手机系统是目前山寨手机和部分国内厂家使用的平台。 MTK 智能手机，在低端手机市场中占有巨大份额。2. 系统硬件设计整个智能手机系统由 MTK 手机处理器和外部扩展模块两大部分组成，MTK 智能手机采用台湾联发科公司提供的一整套手机芯片解决方案， 以低成本的 MT6225 作为基带处理器，作为上位机主控平台，其硬件电路至少由十个模块组成：MT6225 最小系统、射频处理模块、音频处理模块、触摸屏控制模块、背光驱动模块、TFT 液晶屏驱动模块、按键电路模块、电源管理模块、SIM 卡接口、存储器模块、T-Flash 卡接口和 USB接口。 整机系统框图如图 1 所示。T-FlashNandfLashSIM卡USB接口音频处理模块按键GSM、GPRS射频模块（MT6139）2.8英寸TFT液晶屏触摸屏接口MT6225基带信号处理器电源管理（MT6318）图1-整机系统框图3. MT6225手机平台3.1 MT6225简介 MTK 是中国台湾联发科技多媒体芯片提供商(MediaTek)的简称，由于联发科技(MTK)等上游芯片厂商创新性的 Turnkey Solution 模式 (将芯片与手机开发所需的软件平台乃至第三方软件捆绑销售) 提供了较健全的多媒体平台解决方案， 使得手机开发周期缩短， 开发难度降低。MT6225 是 MTK2006 年推出的一个高度集成的 GSM/GPRS 基带信号处理器，它采用了双处理器结构。 MT6225 内部的主处理器是 ARM7EJ-S，该处理器提供整机的主要控制功能。 另一个处理器是数字信号处理器(DSP)，用于处理信道编译码、语音的压缩与扩展。MT6225 采用 246-Ball 的 TFBGA 封装，内部集成了非常丰富固定的接口。 设计中必须用到的接口有存储器接口、SIM 卡接口、键盘扫描器、UART 、LCD 接口、基带前端、音频前端、射频控制、电源管理。3.2 存储器模块设计 存储 器 模 块 采 用 一 片 东 芝TV0057A002 存储芯片和一片三星 K9F1G08U0A 存储芯片，TV0057A002 采用 PSRAM+NorFlash+NandFlash ST-MCP 存储结构， 具有 4MByte 的 PSRAM 和 16MByte 的 NorFlash，NorFlash 用来存放 Nucleus-RTOS、MMI 系统代码和相关数据，PSRAM 作 为 ARM7 和 DSP 执 行 运 算 时 的 数 据 缓 存 。K9F1G08U0A 是一片 128MByte 的 NandFlash， 用来存放文件和 JAVA 应用程序。 MT6225 有 26 位地址线 EA25:0，16 位数据线 ED15:0，并提供多个控制信号引脚，可与存储芯片直接相连。图2-射频模块简化电路3.3 射频模块设计 一般手机设计的难点是射频电路，但MTK 提供了与 MT6225 基带信号处理器相配套的射频处理器，使设计容易很多。 射频模块电路采用了三片主要的集成芯片， 分别是 MTK 的射频处理器 MT6139、 瑞萨的集成功放PF08155B 和天线开关芯片 HWXR1075， 三片集成芯片与MT6225 的基带前端单元接口相连。 图 2 为三片集成芯片和MT6225 的连接电路图， 芯片之间为了达到最佳的信号传输，连接时使用了电阻匹配网络和一些分离元器件， 另外为了防止电源干扰芯片内部单元电路， 在电源接地设计中必须加上IC 去耦电容。mt6225 集成了混合信号基带前端设备在为了提供一个组织良好的无线接口与灵活有效的个性化。它包含增益和偏移校准机制，并与过滤器可编程系数综合兼容性控制射频模块。这一方法还允许使用的一个高解析度数/模转换器，为控制压控振荡器或晶体，因而减少了需要昂贵 tcvcxo 。 mt6225实现伟大调制解调器业绩利用 14位高分辨率A/D变频器在射频下行轨道。此外，为了减少需要额外的外部电流驱动元件，驾驶实力的一些公众宣传部门的产出是设计来配置的。调试功能JTAG接口，使在电路调试软件程序与获得ARM7EJ- S核心。与此规范调试界面， mt6225规定开发商与一系列广泛的选项供您选择手臂开发套件由支持的 30个缔约方。为保安理由，JTAG接口，可以由残疾人编程内部的 OTP （一次性可编程）保险丝。3.4 音频模块设计音频模块电路直接利用 MT6225 音频前端单元的外接端口，B9、C9、A8、B8 引脚为音频信号输入端口，直接连接外部送话器电路；C10、D10 引脚为送话器偏压输出端口；A10、B10 引脚为接收音频信号输出端口，直接连接喇叭电路。采用了高集成度的混合信号音频前端， 该 mt6225 架构可以很容易地音频接口与直接连接到音频探头。音频接口集成 D /A和 A/D转换为语音乐队，以及高解析度的立体声数字/模拟转换器像带。此外， mt6225还提供立体声投入与类比多工器。mt6225 supportsamr codec ，以自适应优化讲话和音频质量。此外，他-的 AAC 编解码器是实施提供 CD 质量的音频在低比特率。 总体而言， mt6225 的音频功能提供了丰富的平台。3.5 电源管理模块设计电源管理模块电路采用 MTK 的 GSM 手机专用电源与充电控制芯片 MT6318，它提供 LDO 电压调节器、高效率的直流变换电路、开机复位和启动定时器、电池充电电路、降低整机功耗。 mt6225 提供多种低功耗功能，以协助降低系统电源消耗。这些特征包括：稍停模32khz时钟，在待机状态下，电源关闭模式，为个人外设和处理器睡眠模式。此外， mt6225 也是捏造的，在先进的低泄漏CMOS 制程，因此提供了一个整体超低泄漏的解决办法。3.6 其他模块设计按键电路利用 MT6225 的键盘扫描器，SIM 卡电路利用 MT6225 提供的专用智能卡（ SIM）接口，MT6225 集成了一个多功能的液晶显示控制器， 该控制器支持多种类型的 LCD模组，设计采用了一 2.8 英寸 65536 色 240320 像素(QVGA)TFT 彩色触摸屏，触摸屏控制模块采用 MTK 提供的触摸控制芯片 MT6301。 对于 USB 接口、T-Flash 接口、程序下载接口和其它接口，MT6225 提供了相应的单元接口， 只需少量的分离元器件，就可引出。 3.7 RFID扩展模块设计RFID扩展模块电路包括微处理器STC89LE516RD、MFR500、电源管理和天线电路.其中，MFR500是整个模块的核心，它将完成读写射频卡的所有必需功能，包括RF信号的产生、调制、解调、安全认证和防碰撞等MFR500是Philips生产的RFID芯片，支持ISO14443所的层，便于系统开发3；STC89LE516RD+是宏晶公司生产的一款LQFP44小型封装超低功耗的C51芯片，它通过对MFR500的内部寄存器的读写来控制MFR500.MFRC500实际上是MCU与射频卡之间进行信息交换的媒介.任何射频卡上数据读写均须通过MFRCS00来传递.传送不同类型的指令给MFRC500，就能实现对MFRC500的控制。RFID射频读写器硬件电路原理如图3所示. 为了驱动天线，MF RC500通过TX1和TX2提供13.56MHz的能量载波. 根据寄存器的设定对数据进行调制得到已调信号. 射频卡采用RF场的负载调制进行响应. 天线拾取的信号经过天线匹配电路送到RX脚. MF RC500内部接收器对信号进行检测和解调并根据寄存器的设定进行处理，然后数据传输到并行接口由STC89LE516RD进行读取。使用内部电路产生的VMID电压作为RX引脚的输人电压. 为了提供稳定的参考电压，在VMID引脚与地之间应接入一个电容，在引脚VMID与RX之间需接入一个分压电阻. 另外，在天线与分压电阻之间加入一系列电容也会提高电路的性能。D0 TVDDD1 TVSSD2 AVDDD3 AVSS D4 DVDDD5 DVSSD6 MF RC500D7 VMIDALE RXA0 TX1A1 TX2A2 AUXRSTPD MFOUTIRQ MFINNRD OSCINNWR OSCOUTNCS VCC VCCP0(0:7) 820 0.1uF TX1TGNDTX2RX1234ALE 560 15pFVCC 1uH 68pFRFID-RSTRFID-INTRDWRRFID-CS 68pF 15pF 13.56MHz15pF 1uH 图3- MF R500电路图STC89LE516RD+5数据端口P0口和MF RC500射频模块的D0-D7数据端口直接相接进行数据传送，中断INT0端口与MF RC500的IRQ端口连接，即单片机利用MF RC500提供的中断信息对其进行控制. MT6225基带芯片提供了3个UART单元，它提供基带芯片与外部设备进行全双工串行通信的通道，采用第二个UART端口UTXD2(H14引脚)和URXD2(H15引脚)与单片机的RXD和TXD相连进行数据通信，另外采用MT6225提供的外部中断EINT4(T3引脚)与单片机的INT1 端口相连，这样可实现中断查询的功能，电路原理图如图4所示。22pF 22pFVCC 10uF10K XATL1 XATL2 RST P00:7/AD0:7VPP/EA P2.7/A15 P3.7/RD P3.6/WR ALE/PROG P3.24NT0 P1.5/CMP2/CE2MT6225 UTXD2URXD2GPIO0-EINT4 VCCH14H15T310KRFID-CSRDWEALERFID-INTRFID-RST VCC 图4- STC89LE516RD电路原理图4. MTK 平台系统软件MTK是现在市场上所有国内手机设计、制造商使用的最多的一个完整的手机产品解决方案，大部分做手机的技术人员都对此有接触和了解。不过，MTK的整套软 件系统十分庞大且复杂，很多刚接触这套系统的软件工程师一时不知如何进行配置和客户化定制。MTK 使用了 Nucleus 实时操作系统， 整个软件系统包括Nucleus 操作系统、平台设备驱动、协议栈、文件系统、WGUI、MMI、J2ME 等。 MTK 手机平台上的程序开发基于 J2ME 软件平台采用 JAVA 语言，J2ME是一种针对移动电话和PDA这样的小型设备的Java语言。大部分的手机厂商都迫切希望Java手机推广应用。尽管J2ME与台式机中的Java相比还是有很大的限制，但是它已经极大的提高了移动电话支持游戏的能力，并且有比SMS或WAP更好控制的界面，允许使用子图形动画，可以通过无线网络连接到远程服务器。随着支持Java的手机迅速普及，大部分的手机厂商都迫切希望Java手机推广应用上千万的Java手机已经到了消费者的手中，J2ME成为目前最好的移动游戏开发环境。虽然 J2ME与台式机中的Java相比有很大的限制，但它已经极大地提高了移动电话支持游戏的能力。它有比SMS或WAP更好控制的界面，允许使用子图形动画，并且可以通过无线网络连接到远程服务器。J2ME不是手机上配置的唯一的解释语言，但是它是一个许多厂商支持的行业标准。MTK采用的Nucleus Nucleus Plus是美国源代码操作系统商ATI公司推出的新一代嵌入式操作系统，属于抢先式实时多任务操作系统内核， 95%的代码使用ANSI C编写，非常便于移植于各种处理器家族。从实现的角度讲，不同于传统嵌入式开发，Nucleus Plus是以函数库的形式链接到目标应用程序中，形成可执行目标代码，下载到目标板上或烧到ROM/FLASH ROM 中去执行。Nucleus Plus内核在典型的CISC体系结构上占据大约20k空间，而在典型的RISC体系结构上占据空间为40k左右。MTK手机软件系统的构建使用了GNU的make，使得整个工程的构建可以自动进行，且可以灵活控制。整个构建过程由Make.bat、make2.pl、MoDIS.dsw、Gsm2.mak、Option.mak、_.mak等文件控制。构建PC模拟版是通过msdev和VC的工程文件MoDIS.dsw来完成的。Gsm2.mak是构建ARM版的核心Makefile文件，整个构建过程由其控制，其他是一些启动、选项配置、子过程的文件。其关系图如图5所示。PC模拟版构建Msdev NoDIS.dswMake.batMake.p1Gsm2.makOption.mak_.makREL_CR_MMI_.makCom.mak图5-关系图5. 结语目前，很多手机生产厂商都采用 MTK 手机平台，原因是MTK 平台使得手机开发变得非常容易，开发周期缩短，成本比较低； 本文提出的基于 MTK 平台的智能手机的设