一款射频与数字基带高度集成的专用芯片——介绍力同科技的A6单芯片.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除一款射频与数字基带高度集成的专用芯片介绍力同科技的A6单芯片力同科技是专业研制无线通信解决方案的高新技术企业，公司拥有多项发明专利，具备较强的核心协议栈开发能力。是华为、中兴、摩托罗拉、美国眼镜蛇（COBRA）等企业的主要供应商。公司最近推出的A6芯片，其内部集射频收发、CPU、DSP于一体，能工作在(1001000)MHz，为目前集成度较高的SoC设计，可广泛用于移动通信、物联网、无线定位等领域。A6也是对讲机数字化的核心理想器件，很少的外围器件、采用自动化测试调试方式是降低对讲机成本的关键，在DMR、DPMR、PDT、P25中采用A6将会有较高的性价比输出。A6还会让企业的设计、生产、品质控制变得异常简单，从而彰显了设计者精益求精的工匠精神与敢于颠覆传统的创新理念!【关键词】A6芯片，数字对讲机，智慧农业，DMR，DSP无线通信实际上是建立电磁场在空中的来回传输通道，因而，无线接收与发射是通信工作者永远研究不完的课题，怎样将收发器做到低噪声、宽频段、高集成，成了工程师们孜孜以求、穷追不舍的目标；随着互联网的普及，通信数字化又成了一种必要手段。如何在芯片中将射频与数字化有机地融合在一起，一直是个不小的攻关难题。我们不妨以大家熟悉的对讲机数字化为例，来看看芯片集成与整机生成的关系。图1 数字对讲电路框图图1是一款典型的数字对讲机电路。从框图看，电路以DSP为核心，实现协议添加、基带处理、语音压缩，而音频编解码器CODEC，中控芯片MCU， RF射频收发部分，存储器FLASH均需要外挂。RF射频收发部分指的是压控振荡器、锁相环、滤波器、一次二次混频、鉴频器、接收LNA电路等，从图中看出这部分线路有一定的复杂性，所以在众多数字对讲方案中，都有一个共同的问题无法解决，即RF射频收发器无法和基带集成。一、A6的内部结构数字化电路的方案，器件外挂多，集成化低，多年来没有得到解决，一给生产带来不便，二是大大增加了整机成本，如果只用于通话，这些方案并不可取。力同科技在长期分析行业数字化现状后，向业界推出了一款设计超前、思路独特、功能多多、应用方便的A6芯片，其体积仅一个指甲大小，但功能强大，创新点足可振惊一些人的思维，下面让我们来仔细分析这个芯片的各项功能。1、原理框图图2 A6的原理结构框图2、A6外观图A6为245Pin的BGA封装，体积：14mm11mm，外观如下：图3 A6芯片的外观二、A6的功能特征简介1、工作频率范围：A6的工作频率为(1001000)MHz；2、信道间隔设置：可设置在6.25kHz/12.5 kHz/25kHz/200 kHz；3、射频收发参数简介：接收机的邻道选择性、杂散响应抗扰性、三阶互调，发射机的杂散抑制度、邻道功率比等重要参数均满足欧盟CE认证标准 ETSI 300，086要求；4、高集成电路的应用：A6的内部集成了DSP、CPU、CODEC、电源管理、随机存储器SRAM、闪存FLASH、蓝牙收发设备、调频收音机、射频收发器DSP完成了通信协议添加、基带处理、语音压缩等重大数字处理功能，CPU完成了所有的智能控制，是当今世界上较小的系统级芯片；5、多种声码器的兼容：A6内部的DSP已内置力同科技自主的声码器，还支持植入当前流行的AMBE、清华ACELP及解放军理工大学的声码器，方便数字对讲机的互联互通；6、CAM照相/录像/录音功能：A6内部的闪存FLASH达256Mbits，加上外部的SD卡，可满足一般的拍摄、录像、录音使用，数据的导入导出则通过USB2.0接口完成；7、SD卡的接口设置：在信息传输中，如要实现信息保密安全输送，则可在SD卡中写入自己的传输密码，通过A6的接口，实现保密发送信息，此外，内存在使用中出现不足时，借助SD卡的大存储量(可达32Gbits)，可增加芯片的内存，以满足各种大容量信息应用需求；8、蓝牙收发功能：A6内部的蓝牙模块，可让设备在无连接线的状态下实现自动收发，同时通过蓝牙可方便地对芯片进行各种数据写入和功能升级；9、LDO DC-DC的应用：LDO DC-DC是稳压器，当电池电压下降时，它仍高效稳定在一个固定的工作电压，确保对芯片的正常供电；10、充电器的应用：A6内部的充电管理，可以让用户利用现有手机充电线通过USB2.0接口进行，不必配用专门的充电设备；11、UART接口：A6的UART接口，可以用作开发数据的写入，给设备增减各种应用功能；也可作为生产的调试接口，让生产人员通过电脑来进行指标调试与测试；它也是感知外来数据的接口，温度、湿度、压力等数据便从这里输入；通过UART接口可以进行在应用编程IAP，实现芯片应用中的动态编程及程序修改；12、防伪技术应用：每片A6芯片都有固定唯一的身份码，内部的FLASH记录了大量的芯片生产参数，生产厂家把这些参数存储到云平台后，用户可随时随地通过扫描机器的二维码，到云中去查看所购手中的设备参数，如生产日期、批次、各项出厂指标让用户明白自己产品的各项性能；13、多种语音数据库应用：本芯片支持多国语言文字达63种，世界上的民族几乎都可以使用本芯片实现人机的畅通交流。三、A6的应用1、宽频带高性能收发免去了繁重的射频设计过去的通信射频设计，实际上是满足设备指标参数变化的一种器件重组、PCB布板、各种环境试验等繁重工作，频率越高，电路的布线、器件的差异对收发指标的影响越大，开发工作往往要由射频经验丰富的工程师担负。A6可以从100MHz工作到1000MHz，所有指标都在芯片设计中得到了保证，这将大大减轻开发人员的劳动强度，并加快开发进度。查阅“国内无线电频谱资源分配详细图”等资料后不难发现，允许在该频率范围内工作的通信设备是广播(电视、电台)、微波中继、无线电定位(导航、雷达、测向)、移动通信(GSM、CDMA手机通信系统)、集群通信(Tetra、PDT、MTP-1327系统及民用对讲机)、数据传输、RFID、气象、业余无线电可见，几乎生活中的大部分通信设备都工作在该频段，而A6的射频工作范围完全覆盖了这些应用，其良好的宽带传输特性无疑给设计工作者送来了减负的最佳福音!2、宽窄带的信道间隔体现完美的设计在模拟转化为数字的传输中，为了节省频谱资源，通常采用了尽量窄的信道间隔，造成信息中高频分量损失，让通信的内容质量下降(如话音失真、图像不清等)， A6可工作在6.25kHz/12.5 kHz/25KHz间隔，已满足了各种通信道的需求，但也设计了200 kHz的宽间隔，这样，芯片便有足够的带宽来输送尽量多的高频分量，实现高保真的话音及图像传输，无形中升华了芯片的应用，从而体现设计者全面、完美的设计思路。3、高集成的创新设计让产品小型化，并大大降低成本下面仍以数字对讲机为例来说明高集成带来的优点。图5是采用A6芯片设计的数字对讲机，它已把图2飞思卡尔方案的射频收发器、FLASH及电源管理全部集成进去，其中，射频收发器的集成须跳出许多传统思维定式，攻克多项技术壁垒，运用较多的设计专利，是芯片开发中花费精力、财力、时间最多的一个环节。采用A6后，生产对讲机的厂家只要接上晶体、喇叭、MIC、射频功放、天线，一部数字对讲机便宣告组装完成，PCB板就是一块芯片、一只晶体和一个发射功放的摆放，A6的DSP中可植入通用的各种声码器，这几乎是为数字对讲机量身定制的芯片。如此简单的整机结构完全可做到“谁装都行，一装就成”，这种重应用的设计为企业的开发送来了雪中炭，雨中伞!目前，对讲机的数字化工作遇到最大的阻力就是成本无法降低的问题，咎其原因系集成度不足所成，A6既然让一部产品变得如此简单，数字对讲机的成本下降便指日可待。力同科技曾为模拟对讲机的芯片开发作出了较大的贡献，业界大量使用的AT1846S就是该公司开发的一款家喻户晓的廉价芯片，相信A6对数字产品的成本降低一定会给业界带来更大的惊喜!图4 A6在数字对讲机中的应用框图图5 采用A6芯片的DMR 整机只需用四层板布设4、照相与录像功能让用户享受通信的快捷与方便用户都希望手中的终端都能方便记录现实场景，A6芯片除有照相功能外，还能大量记录现场照片及视频，让用户感受到信息时代的各种方便与快捷，也增加用户使用设备的乐趣。5、让您的通信安全放心当你执行某项重要任务需要保密时，可以利用A6外部的SD卡进行安全设置，写入本次行动的密码，可保证只有密码相同的人才能互通，密码的写入非常方便并可随时废除，让破译者无机可趁!6、蓝牙的应用让用户自由萧洒工作用户在应用手持终端时，为避免遭受电磁辐射，往往不愿直接接听设备，都希望配用无线蓝牙设备，A6内部的BT蓝牙模块能方便地满足用户的这个要求，让接听与联络变的自在萧洒。7、生产中的调试、检验将发生颠覆性的变化生产中，人工调试的工作量越大，其产品的可靠性必然越差，器件越多故障率越高。由于高度集成后，外部的分离器件已被取消，调试工人将甩掉无感起子、绝缘辅料、电烙铁等调试物品，仅操作测试软件即可快速完成整机的调整，调试完毕后，产品的性能已相当稳定，品质人员仅作一般的抽查即可快速完成出厂检验，各个环节、流程都变得简单通畅，这种颠覆性的变化让体力劳动工人变成键盘操作者，让产品的直通率大大提高，劳动量却大大下降，生产员工数也可适当减少，真正实践了“品质是设计出来的，不是调出来的，更不是检验出来的”的向往目标!8、防伪平台的建立保障了消费者的利益利用厂家传送到云平台上的各种出厂数据，消费者可随时随地通过自身的二维码查询到设备的出厂参数，从而把伪劣品拒之门外! A6芯片的唯一身份码ID特性，让客户手中的产品时时可追溯，也让监管部门可监管到每一部产品，让谎报、顶报不再出现。9、A6有力推动智慧农业的兴起人们参观以色列的农田管理后，发现以色列将先进的通信收发器、计算机、红外线扫描等技术应用到大田、大棚蔬菜生产中，展开现代智能农业生产管理，提高了经济效益又改善了环境。智能农业采用A6后，把收发设备安装在田间或恒温棚内，收发设备通过UART接口，感知栽培的各种参数如温度、湿度、PH值、土壤湿度、苗高、茎粗等参数，管理者一个人可通过收发设备远程实施通风、浇灌、施肥、喷药等控制，进而发展为计算机自动管理，让农民坐在办公室里便知晓田间的任何动静。借助A6，把自动化控制技术奉献到农民手中，让智能农业真正在大地兴起，从而让中国的农民真正告别刀耕火种的艰辛年代!图6 采用A6的无线电磁阀、无线网关可随时传送环境与作物生长数据，实现远程管理控制10、A6助物联网传输一臂之力人们感叹物联网远不可及，是因为有传输等诸多技术没法落地，物联网中感知数据的传输是通信技术大显身手的场所，A6实际上是一个小巧袖珍的数传芯片，它完全有望走进物联网这个神秘的世界。由RFID感知到的数据借助A6能快速准确传输远方，让世界上的物物紧密相联!图7 A6芯片RFID扫描检测仪工作示意图11、A6在遥控领域也将有出色的应用在工业生产线上、在建筑工地周围、在智能家居方面、在安防领域都有很多设备需要遥控，过去采用简单的收发电路往往距离近，易受干扰，采用A6后，可实现可靠的编码控制。近来新兴的可穿戴设备，其实也是一种遥控器，A6的体积小，完全有望进入可穿戴领域。关于A6的问答A6是高集成芯片的一朵奇葩，就芯片的集成技术与应用我们采访了力同科技蔡总，下面请蔡总就我们关心的话题做一简要回答。1、先请蔡总简单介绍一下公司的概况，谢谢!大家好!力同科技成立于2005年，是一家为无线电通讯提供全套解决方案的国家级高新技术企业，深圳软件协会会员。公司具有自主知识产权，拥有多项发明专利，软件著作权及核心协议栈开发能力。公司致力于提供完善的射频解决方案及高性能高品质的无线电通讯类产品，拥有世界领先的产品开发平台、测试平台。是Motorola、Cobra、健伍、中兴、华为等世界级企业的核心供应商，同时也是一些重点军用研究机构的合作伙伴。产品大量销往国内一线城市及欧美地区。被广泛应用在基站、专业通讯、军品、对讲、安防、工业自动化控制等技术领域，是全球优秀的射频解决方案供应商之一。公司拥有多家子公司，深圳南山高新园、上海黄浦科技京城、美国硅谷设有独立研发中心；在深圳石岩设有生产基地。力同立志引领无线通信产品发展潮流，追求运用无线通信技术实现顾客的无限梦想，满足客户持续创新需求。2、接收机的前置射频低噪放大器通常很难做到宽频带接收，A6芯片中采取哪些功能来实现从100MHz1000MHz的接收？采用了自动输入电路匹配控制技术。3、A6芯片的出笼对推进对讲机数字化有哪些帮助？贵公司如何让企业方便将A6用到产品上？可以快速促进对讲机行业的数字化进程，推动民用对讲机市场的发展。A6芯片具有低成本、多功能的特点；芯片高度集成了数字对讲机的所有主要器件并且把芯片封装成指甲盖大小，可以优化芯片的最佳成本；内部的CPU，是实现各种制式通信协议添加的平台，为企业留下了二次开发及自主创新的广阔空间；同时内部的FM收音机、蓝牙、USB接口、CAM接口等可以做成多功能、多用途的定制产品，扩展产品应用，增加产品附加价值!为让企业更方便用上芯片，我公司还专门为数字对讲机设计了由A6组成的模块，用户采用模块后，只要添加有限几个器件就可组装成各种款式的对讲机，让技术集成充分为生产服务。图8 采用A6组成的对讲机模块，体积仅36mm23.5mm3.5mm4、A6在各个行业都可应用，用户购买芯片后能得到贵公司哪些支持与帮助？理论上用户通过力同提供的A6芯片资料可以实现“傻瓜式”的研发测试。当然我们有专业的FAE团队人员会进行现场技术支持，并且提供配套的自动测试软件以及自动调试软件来降低客户的生产成本。我们的FAE邮箱为：FAEA5、A6的性能的确优越，但我们最关心产品的价格或性价比，能在这方面作一简单的说明吗？A6从产品规划的方面是一套系列的A6芯片。A6芯片会根据射频指标、声码器、内部存储资源、附加功能的不同分成一系列不同价位的芯片。如厂家的对讲机产品主要是销往欧洲市场，那就需要选择A63型号（射频过CE、高内部存储资源、含蓝牙FM等）做到“量身定制”；一些对指标要求不高的产品，也有相应的A6系列型号提供，只有充分利芯片内资源才能做到性价比最高!6、为了让用户更好、更快地用上A6芯片，贵公司拟采取哪些组织形式来促进产品的推广与应用？我们如何方便地与贵公司取得业务联系？公司将会把采用A6芯片设计的成熟产品通过展会、媒体杂志、微信、各种推广活动展示给用户，让用户真正体验到A6给生产带来的种种便利；公司也将成立一个A6的应用联盟，让大家利用联盟这个平台来及时沟通、解除困惑、总结经验；公司的网站Http/:www.AUCTUS.cn会及时登出芯片的应用信息、相关产品及公司的联系方式，欢迎大家登陆光顾。最后，对专网通信杂志编辑部与姚文良老师为我们提供了这个非常好的产品介绍平台表示感谢，谢谢大家! (END)关于A6的部分注释：1、CAM：照相机。2、USB2.0：